DE2757472A1

DE2757472A1 - Verfahren zur herstellung eines schlickergussgegenstandes

Info

Publication number: DE2757472A1
Application number: DE19772757472
Authority: DE
Inventors: Andre Ezis; John M Nicholson
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1978-06-29
Also published as: US4217320A; CA1080450A; DE2757472C2; GB1574510A

Description

DR. A. KÖHLER M. SCHROEDER PATENTANWÄLTE 97R7A7? TELEFON: 37 *7 42 */" β MÖNCHEN AO OfORAMMEi CARBOPAT MÜNCHEN FRANZ-JOSEPH-STRASSC 4«

US-875 - Dr.K/Ja

FORD-WERKE AG, KÖLN

Verfahren zur Herstellung eines Schlickergußgegenstandes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schlickergußgegenstandes, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Schlickergußgegenstandes, wobei der fertige Gegenstand eine komplexe Oberflächengestalt besitzt.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Ausbildung eines Schlickergußgegenstandes angegeben. Demgemäß wird der Schlicker« gußgegenstand in einem Gießraum einer Formungsform gebildet, wobei die Form einen aus einem schmelzbaren organischen Material geformten Teil aufweist. Der Träger des zur Bildung des Gegenstandes verwendeten Gußschlickers wird bis zu einem Niveau aufgezogen, welches ein verfestigtes Gußstück in dem

Gußraum bildet, welches ausreichend Trägerstoff enthält, sodaß das Gußstück gegenüber Schrumpfung beständig ist. Das verfestigte Gußstück und der organische Formteil werden dann mit porösen Flüssigkeitsabzugsmedien umgeben. Eine hohe Feuchtigkeit des Trägers des Gußschlickers wird um das verfestigte Gußstück, das durch die porösen Flüssigkeitsabzugsmedien umgeben ist, aufrechterhalten. Das verfestigte Gußstück und die umgebenden Flussigkeiteabzugsmedien werden, während die hohe Feuchtigkeit des Trägerstoffes beibehalten wird, auf eine Temperatur erhitzt, die eine Schmelzung des schmelzbaren organischen Materials verursacht. Die porösen Flüssigkeitsabzugsmedien ziehen dann das geschmolzene Material von dem verfestigten Gußstück ab. Nachdem der schmelzbare Formteil von der Verbindung mit dem verfestigten Gußstück abgezogen wurde, wird der Trägerstoff hoher Feuchtigkeit von der Verbindung mit dem verfestigten Gußstück entfernt und das Gußstück der Trocknung überlassen.

Der Schlickerguß ist ein altes Verfahren. Allgemein wird bei diesem Verfahren ein in einem Trägerstoff suspendiertes keramisches Material in eine Form gegossen. Der Trägerstoff wird aus dem Gußschlicker abgezogen und ein verfestigtes Gußstück hinterbleibt in der Form. Die Form wird dann von dem verfestigten Gußstück entfernt und das verfestigte Gußstück wird bearbeitet, um die abschließend in dem Gußstück gewünschten Eigenschaften auszubilden.

Es wurde nun ein einzigartiges Verfahren zur Herstellung eines verfestigten Gußstückes in der Form und der anschließenden Entfernung der Form ohne Schädigung des Gußstückes entwickelt. Dieses Verfahren ist besonders brauchbar, falls das zu bildende Gußstück aus einem Gußstück besteht, welches eine spezielle Form besitzt oder eine komplizierte Oberflächengestalt aufweist.

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Das hier angegebene Verfahren kann zur Herstellung von verfestigten Gußstücken verwendet werden, worin die Oberflächengestalt sehr kompliziert und/oder sehr umständlich ist. Beispielsweise ist es möglich, Rotoren für Gasturbinenmotoren unter Anwendung dieses Verfahrens herzustellen. Wie auf dem Fachgebiet gut bekannt ist, haben diese Rotoren Blätter, die sich von einem Nabenteil erstrecken, wobei diese Blätter eine sehr komplizierte geometrische Oberfläche besitzen. Diese Blättergestaltungen sind äußerst teuer herzustellen, wenn sie aus einem einzigen festen Materialstück maschinell bearbeitet werden.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht deshalb in einem Verfahren zur Herstellung von Schlickergußgegenständen komplizierter Gestalt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einem derartigen Herstellungsverfahren, welches relativ leicht auszuführen ist, jedoch andererseits komplizierte Gußstücke sehr wirtschaftlich herstellen läßt.

Gemäß der Erfindung wird ein Schlickergußgegenstand nach dem folgenden Verfahren hergestellt. Ein erster Formteil zur Begrenzung eines Formhohlraumes wird aus einem schmelzbaren organischen Material gebildet, welches (a) leicht zu dem Negativ des Oberflächenbereiches der komplizierten Gestalt formbar ist, (b) mit dem im Trägerstoff des zur Formung des Gegenstandes eingesetzten Schlickerguß enthaltenen Materials nicht reaktionsfähig ist und (c) eine glatte porenfreie Oberfläche liefert, gegen die der Schlicker gegossen werden kann. Andere zur Begrenzung des Restes des Oberflächenbereiches des im Schlickerguß herzustellenden Gegenstandes werden gleichfalls gebildet. Der schmelzbare Formteil und die erforderlichen Formteile werden innerhalb eines Schlickerträgerstoffabzugsformteiles zusammengesetzt.

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Im zusammengesetzten Zustand bilden diese Elemente einen Gußraum, welcher die Gestalt des zu gießenden Gegenstandes begrenzt. Mindestens eine Oberfläche des Gußraumes ist durch den Trägerabzugsformteil ausgebildet.

Ein einen Träger und ein Gußmaterial enthaltender Schlicker wird in den Gußraum gegossen. Der erste Formteil und sämtliche weiteren erforderlichen Formteile werden von dem Schlickerträgerabzugsformteil abgebaut, wenn der Träger des Schlickers auf ein Niveau verringert ist, welches ein verfestigtes Gußstück im Gußraum liefert und gleichfalls ausreichend Trägerstoff im verfestigten Gußstück ergibt, damit das Gußstück gegen Schrumpfung beständig ist. Sämtliche der weiteren erforderlichen Formteile, die zerlegbar sind, können von dem verfestigten Gußstück abgebaut werden.

Das verfestigte, ausreichend Trägerstoff enthaltende Gußstück mit dem ersten daran befestigten Formteil wird von porösen Flüssigkeitsabzugsmedien, wie feuerfestem Keramikpulver umgeben. Die hohe Feuchtigkeit des Trägerstoffes des Gußschlickers wird Über das verfestigte Gußstück aufrechterhalten, welches durch die porösen Flüssigkeitsabzugsmedien umgeben ist. Das verfestigte Gußstück und die umgebenden porösen FlUsslgkeitsabzugsmedien werden erhitzt, während die hohe Feuchtigkeit des Trägerstoffes beibehalten wird. Das Erhitzen wird auf eine Temperatur durchgeführt, welches das Schmelzen des schmelzbaren, den ersten Formteil bildenden organischen Materials verursacht. Wenn der Formteil schmilzt, ziehen die porösen Flüssigkeitsabzugsmedien das geschmolzene Material von dem verfestigten Gußstück ab. Naclvdem der erste Formteil geschmolzen ist und von der Verbindung mit dem verfestigten Gußstück abgezogen ist, wird die hohe Feuchtigkeit des Trägerstoffes aus der Ver-

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bindung mit dem verfestigten Gußstück entfernt. Anschließend wird das verfestigte Gußstück getrocknet, wodurch der Schlickergußgegenstand erhalten wird.

In der Beschreibung der Zeichnungen bedeuten:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Formbauteiles, welches die Gestalt des zu bildenden Gegenstandes begrenzt,

Fig. 2 gibt eine schematische Wiedergabe des Gußstückes eines Gegenstandes zum Beginn des Gußarbeitsganges wieder,

Fig. 3 gibt eine schematische Ansicht des Gußstückes eines Gegenstandes nahe am Ende des Gußarbeitsganges wieder,

Fig. U gibt eine schematische Ansicht der Art und Weise wieder, mit der das schmelzbare Formbauteil von dem Gußgegenstand entfernt wird,

Fig. 5 stellt eine schematische Wiedergabe des nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Gegenstandes dar, während die

Fig. 6 bis 10 ähnlich den Fig. 1 bis 5 sind, Jedoch die Herstellung eines Gegenstandes mit inneren anstelle von äußeren Zähnen erläutern.

Gemäß der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ist in Fig. 1 eine Form, die allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist, zur Bildung eines Schlickergußgegenstandes ersichtlich. Die Form ist aus einem schmelzbaren organischen Material gefertigt, welches leicht zu dem Negativ zur Gestalt des zu gießenden Gegenstandes zu formen ist. Das organische Material muß auch aus einem Material bestehen, welches mit dem darin zu gießenden Gußmaterials und mit dem das zu gießende Material tragenden Trägerstoff nicht reaktionsfähig

ist. Das die Form bildende organische Material muß auch eine glatte porenfreie Oberfläche liefern, gegen die der Gegenstand geformt werden kann.

Die Form 10 ist im Inneren hohl. Die Form hat eine Mehrzahl von zahnbildenden Elementen 12, die an dem nabenbildenden Element IU befestigt sind. Die Form hat auch einen Aufsatzteil 16, dessen Zweck nachfolgend erläutert werden wird. Die Form ist über ihren Boden offen.

Die Form 10 kann aus einem organischen Material wie einem Wachs gefertigt sein. Dieses Wachs wird zur Gestalt der Form beispielsweise durch das nachfolgende Verfahren geformt. Ein die Gestalt zu gießenden Zahnrades darstellender Kern wird aus Wachs geformt, beispielsweise einem wasserlöslichen Wachs, welches in verdünnter Säurelösung löslich ist. Das Material zur Bildung der Form 10, in diesem Fall ein sich von Äthylen ableitendes Kohlenwasserstoffpolymeres mit einem Schmelzpunkt von etwa 51*C (124°F) (Bezeichnung Vybar 260 der Petrolite Corporation) wird verflüssigt und bei einer Temperatur von etwa 77⁰C (170°F) gehalten. Das Muster aus dem wasserlöslichen Wachs wird einige Male in das verflüssigte Äthylenpolymere zur Bildung eines Überzuges der geeigneten Stärke eingetaucht. Eine Stärke von 1250 μ (50 mil) ist im allgemeinen ausreichend. Dieses Verfahren bildet die Form 10 aus dem organischen Material mit der komplizierten Gestalt eines Ringzahnrades. Wenn das Äthylenpolymere auf dem Kern verfestigt ist, wird der Kern durch Auflösung desselben in einer Wasser-Salzsäurelösung entfernt, sodaß lediglich die Form 10 hinterbleibt, welche jetzt zur Bildung eines Gegenstandes beim Schlickergußarbeitsgang verwendet werden kann.

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In der bevorzugten Ausführungsform besteht die Form 10 aus einer Ein-Stückeinheit. Es liegt jedoch auch im Bereich der Erfindung, eine Form anzuwenden, deren schmelzbarer Formteil aus einem organischen Material lediglich als ein Teil der Gesamtform ausgebildet ist. Beispielsweise können zwei oder mehr Formteile in Verbindung miteinander zur Formung des Gegenstandes eingesetzt werden. Diese Formteile könnten sämtliche gewünschtenfalls aus dem schmelzbaren Material gefertigt sein.

Andererseits kennen die weiteren zur Begrenzung der Form des im Schlickerguß herzustellenden Gegenstandes erforderlichen Formteile aus anderen Materialien gefertigt v/erden, beispielsweise dem bei Schlickergußarbeitsgängen gewöhnlich verwendeten Gips. Falls beispielsweise der Teil des herzustellenden Ringzahnrades mit den Zähnen im Inneren ausgebildet ist, könnte die komplizierte Form zur Begrenzung der inneren Zähne aus dem organischen Material gefertigt sein und der äußere Umfang des Zahnrades könnte seine Oberfläche durch abschnittartige Formteile begrenzt haben. Dieses spezielle Verfahren wird beschrieben, wenn die Fig. bis 10 abgehandelt werden. Diese abschnittartigen Formteile können entweder aus einem mehrfachen organischen Bauteil oder aus Töpfergips gefertigt sein, wie es von der Form des Gegenstandes her bedingt wird.

Falls die Gesamtheit einer abschnittweisen Form aus einem schmelzbaren Material gefertigt ist, wird die Form genau wie die Form 10 behandelt, wie nachfolgend ausführlich abgehandelt wird. Falls die abschnittweisen Formteile aus Töpfergips gefertigt sind, können sie zusammen mit der Form 10 getragen werden oder sie können aus der Verbindung mit der Form 10 nach dem Schlickergußarbeitsgang entfernt werden. Die restliche Beschreibung befaßt sich lediglich

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mit einer Einzelform 10, jedoch umfaßt die hier beschriebene Erfindung auch die Anwendung von mehr als einem Formbauteil und mit einer Mehrzahl von Formbauteilen, die entweder aus dem schmelzbaren organischen Material oder aus Gips oder einem anderen Formbegrenzungsmaterial gefertigt sind.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, wird die Form auf einen Schlickerträgerabzugsformteil 18 gebracht. Dieser Formteil kann aus gewöhnlichem Töpfergips gefertigt sein, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist. Eine obere Oberfläche 20 des Trägerabzugsformteiles begrenzt die Oberfläche des Gußräumes 22. Wie auf dem Fachgebiet bekannt, zieht der SchlickertrSgerabzugsformteil 18 den Träger des Schlickers aus dem Gußraum 22 ab, sodaß der Gußarbeitsgang stattfindet.

Der Schlickerträgerabzugsformteil 18 ruht auf einem Drehtisch 24. Dieser Tisch wird während des Gußarbeitsganges gedreht, sodaß sich Kräfte entwickeln, welche bei der Bewegung der Teilchen des Gußmaterials in die Zahnbildungselemente 12 der Form 10 unterstützen. Diese Art eines Zentrifugalgußes 1st auf dem Fachgebiet gut bekannt.

Ein Gußschlicker wird hergestellt, indem das Gußmaterial in einem geeigneten Träger hierfür suspendiert wird. Das Gußmaterial kann irgendein beliebiges aus hunderten von Materialien sein, die den Fachleuten geläufig sind. Der zur Suspendierung des Gußmaterials eingesetzte Träger kann aus irgendeinem Träger bestehen, der mit dem zu gießenden Material verträglich ist. In der bevorzugten Ausführungsform wie sie nachfolgend beschrieben wird, besteht der Träger des Gußschlickers aus Wasser und das suspendierte Material besteht aus Siliciumteilchen.

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Wie vorstehend ausgeführt, stellt der Siliciumteilchen lind Wasser enthaltende Gußschlicker gemäß der Lehre der bevorzugten Ausführungsform den Gußschlicker zum Gießen in den Gußraum 22 dar, der durch die Form 10 und die Schlickerträgerabzugsform 18 begrenzt ist. Mittel wie beispielsweise nicht-ionische Fluorchemikalien als oberflächenaktives Mittel können zu dem Schlicker zugegeben werden, um dessen Oberflächenspannung zu senken, sodaß eine vollständige Benetzbarkeit des Schlickers mit dem organischen Formteil 10 sichergestellt wird. Einzelheiten dieses Gußschlickers sind in der DT-OS 24 54 147 "Verfahren zur Herstellung eines Slliciumnitridgegenstandes" vorgeschlagen. Auf die Angaben dieser DT-OS wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders Bezug genommen.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, wird der Gußschlicker in den Gußraum 22 gegossen und füllt den Gußraum bis zum Oberteil des Aufsatzteiles 16 der Form 10. Bei Beginn des Gußarbeitsganges wird das Material dieses Schlickers schließlich im Träger dispergiert. Dies wird durch den fein punktierten Anteil der Fig. 2 angedeutet. Der Drehtisch 24 wird betätigt und Form und Schlickerträgerabzugsformteil werden rotiert. Wenn die Rotierung fortschreitet, zieht der Schlickerträgerabzugsformteil 18 den Träger, d.h., das Wasser, aus dem Gußraum 22 ab. Dieser Abzug des Wassers findet langsam im Verlauf eines bestimmten Zeitraumes statt, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist.

Nachfolgend wird auf Fig. 3 Bezug genommen. In dieser Figur ist die Beendigung des Gußarbeitsganges gezeigt. Wenn die Drehung des Drehtisches 24 beendet ist, ist der Träger des Schlickers aus dem Gußraum 22 abgezogen und hinterläßt ein verfestigtes Gußstück 26. Eine kleine Menge des Schlik-

kermaterials findet noch auf der Oberseite des verfestigten Gußstückes. Der Schlickerträgerabzugsformteil 18 wird zum Abziehen des Trägers des Schlickers gebracht, bis der Schlicker im Gußraum auf ein Niveau verringert ist, welches ein verfestigtes Gußstück 26 in dem Gußraum ergibt und außerdem ausreichend Träger in dem verfestigten Gußstück erbringt, sodaß das verfestigte Gußstück gegenüber Schrumpfung beständig ist. Es ergibt sich eindeutig, daß, da das verfestigte Gußstück aus sehr kleinen Teilchen geformt ist, welche gegeneinander in wahlloser Weise festliegen, das verfestigte Gußstück porös ist, da der Sitz nicht perfekt ist.

Es ist notwendig, daß der Gußarbeitsgang vor dem Zeitpunkt beendet ist, an dem der Schlickerträgerabzugsformteil 18 das in den Poren des Schlickergußgegenstandes befindliche Wasser abzieht. Falls der Gußarbeitsgang bis zu einer Stelle fortschreiten gelassen wird, bei dem die Form das Porenwasser abzieht, d.h., das in den Poren des verfestigten Gußstückes enthaltene Wasser, beginnt das Gußstück in der Form zu schrumpfen und reißt. Deshalb wird der Schlickergußarbeitsgang an einer Stelle beendet, die ausreichend Wasser im verfestigten Gußstück sicherstellt, worauf das Gußstück dann gegenüber Schrumpfung beständig ist. Das in dem Gußstück vorliegende Wasser liegt nicht nur in Form von Wasser in den Poren vor, sondern auch in Form von "Hüllenwasser", welches das elektronisch an das zu gießende Material gebundene Wasser bezeichnet.

Es ist auch zu erwähnen, daß ein Fachmann leicht den Zeitpunkt erkennt, bei dem der Schlickerträgerabzugsformteil 18 das Porenwasser und das Hüllenwasser von dem verfestigten Gußstück 26 abzuziehen beginnt. Diese Stelle wird er-

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kannt, da man das Verschwinden des gesamten Schlickerträgers von der oberen Oberfläche des auszubildenden Gegenstandes erkennen kann. Es ergibt sich somit eine einfache Weise für den Fachmann zu erkennen, wenn der Gußarbeitsgang zu beenden ist, da der Schlickerträger lediglich eine sehr dünne Schicht auf der Oberseite des verfestigten Gußstückes bildet.

Nach dem Gußarbeitsgang werden das verfestigte Gußstück und die Form 10 von dem Schlickerträgerabzugsformteil 18 entfernt. Falls die Form aus einer Mehrzahl von Elementen gefertigt ist und einige der Formelemente entfernbar sind, können sie aus der Verbindung mit dem verfestigten Gegenstand und dem schmelzbaren Formteil vor der nächsten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt werden. Andererseits kann man derartige Elemente in Verbindung mit den aufgeführten Elementen belassen, falls man dies wünscht.

Die Form 10 und das verfestigte darin enthaltene Gußstück 26 werden nun in einem verschließbaren Ofen 28 untergebracht. Dieser Ofen ist mit einem elektrischen Heizelement 30 ausgerüstet, welches mit einer geeigneten Kraftwelle 32 verbunden ist. Der Ofen hat auch hiermit einen Feuchtigkeitszufuhrgenerator 34. Dieser Generator kann mit dem Ofen durch ein Ventil 36 verbunden sein. Ein Ventil 38 verbindet eine Argonzufuhrleitung 40 mit dem Ofen.

Der verschließbare Ofen 28 hat kornfönnige Medien 42 enthalten. Diese kornförmigen Medien bilden ein poröses Gitter, das zur dochtartigen Absaugung des schmelzbaren organischen Materials von dem verfestigten Gußstück 26 fähig ist. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung wird blasenförmiges Aluminiumoxid (bubble alu-

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/tr

mina) als kornförmiges Medium in dem geschlossenen Ofen verwendet. Gemäß den Lehren der Erfindung werden die Form 10 und das darin enthaltene verfestigte Gußstück 26 von dem Schlickerträgerformteil 18 entfernt, während ausreichend Wasser in dem Gußstück enthalten ist, um dessen Form beizubehalten. Während dieser Zustand beibehalten wird, werden das verfestigte Gußstück und die Form in den verschließbaren Ofen 28 gebracht. Das kornförmige Medium 42 wird dann um die schwierigen Teile der Struktur gebracht, wie aus der Figur ersichtlich und kann bis zu einer Höhe oberhalb des Gußstückes und der Form erhöht werden. Falls andererseits die kornförmigen Medien schwer sind und der Formgegenstand leicht ist, würden die Medien lediglich bis zu einem Teil an den Seiten des Gegenstandes gepackt. Während dieser Arbeitsgang ausgeführt wird, liefert die durch den Generator 34 zugeführte Feuchtigkeit die verdampfte Form des beim Schllckergußarbeitsganges eingesetzten Trägerstoffes, um eine relativ hohe Feuchtigkeit des Trägerstoffes im Ofen aufrechtzuerhalten. Dadurch wird die Verdampfung des im Gußstück enthaltenen Trägerstoffes verhindert. Falls der verwendete Trägerstoff aus Wasser besteht, wird eine relativ hohe Wasserfeuchtigkeit im Ofen aufrechterhalten, damit die Verdampfung des Hüllenwassers und des Porenwassers aus dem verfestigten Gußstück verhindert wird.

Das elektrische Heizelement 30 wird durch die Kraftquelle 32 betätigt, um die Temperatur des verschließbaren Ofens 28 bis zu einem Punkt zu erhöhen, bei dem das die Form bildende Material schmilzt und dochtartig abgesogen wird. Die Feuchtigkeit des Trägerstoffes wird während dieses Schmelz- und Absaugarbeitsganges aufrechterhalten. Gemäß

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der bevorzugten Form der Erfindung wird die Feuchtigkeit des Ofens oberhalb 90% gehalten und die Temperatur wird bei 66⁰C (150⁰F) gehalten. Der schmelzbare organische Formteil 10 beginnt sich zu verflüssigen und das blasenförmige Aluminiumoxid wirkt als kornfönniges Medium und entfernt das verflüssigte organische Material durch Absorption in die verfügbare Porosität des Mediums. Dieser Vorgang schreitet fort, bis die gesamte organische Form entfernt ist. Außer der Absorption des verflüssigten organischen Materials liefert das blasenförmige Aluminiumoxid auch die mechanische Stütze für die schwierigen Teile des Gußstückes während der Verarbeitung. Die Feuchtigkeit wird auf einem hohen Niveau gesteuert, um die Wasserverdampfung aus dem Gußstück zu verhindern, welche wiederum die Schrumpfung des grünen Gußstückes hemmt. Die übermäßige Grünschrumpfung an dieser Stelle muß während der Entfernung der Form verhindert werden, damit eine Zugbildung oder Rißbildung der schwierigen Teile des Gußstückes gegen die Formbegrenzungselemente verhindert wird.

Als zusätzlicher Gesichtspunkt kann die Feuchtigkeit auch ein verdampftes Lösungsmittel enthalten, welches bei der Auflösung des Wachses unterstützen kann.

Nachdem die gesamte organische Form in dem kornförmigen Medium absorbiert ist, kann die Temperatur des Ofens in langsamer Geschv/indigkeit bis zu einer Temperatur von etwa 315⁰C (600⁰F) erhöht werden. Der gesamte Kreislauf dauert im allgemeinen etwa 3 Tage. Die Feuchtigkeit der Atmosphäre des Ofens wird während dieses Abbrennkreislaufes nicht mehr weiter gesteuert. Der Zweck dieses Kreislaufes besteht in der Entfernung der gesamten Feuchtigkeit oder des Trägerstoffes im Gußstück und in der unbegrenzten Schrumpfung und dem Abbrennen des gesamten organischen

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Materials, welches in der Porenstruktur des kornförmigen Mediums verblieben ist.

Nachdem das Gußstück getrocknet ist und das Wachsabbrennen beendet ist, können beliebige Arbeitsgänge stattfinden. Diese beliebigen Arbeitsgänge bestehen darin, daß die Argonzufuhrquelle 40 durch das Ventil 38 mit dem verschließbaren Ofen 28 zur Lieferung einer Argonatmosphäre in denselben verbunden wird. Der Ofen wird auf eine Temperatur von etv/a 1100⁰C (2000⁰F) während eines Zeitraumes von 3 Std. erhitzt. Diese Wärmebehandlung liefert die Härte für das Gußstück, um dessen Handhabung zu erlauben.

Nachdem der Ofen 28 auf Raumtemperatur abgekühlt ist, kann das fertige Gußstück 26 gewonnen werden, wie \n Fig. 5 gezeigt .ist.

In dem hier beschriebenen spezifischen Beispiel werden weitere Behandlungsarbeitsgänge mit dem Gegenstand 26 durchgeführt, um die Siliciumteilchen in Siliciumnitrid zu überführen. Die Nitridierung wird ausgeführt, indem die erhitzten Teilchen an Stickstoffgas bei solchen Temperaturen und während solcher Zeiträume ausgesetzt werden, daß das Silicium in Siliciumnitrid umgewandelt wird. Ein vollständiges Verfahren zur Nitridierung von Silicium unter Bildung von Siliciumnitrid ist in der GB-PS 717 555 angegeben.

Nachfolgend wird auf die Figuren 6 bis 10 Bezug genommen, worin die gleichen Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen. In diesem Fall ist der zu bildende Gegenstand einer, der innere Zahnradzähne anstelle äußerer Zähne besitzt. Der einzige Unterschied beim Verfahren liegt in der Änderung der Gestalt der Form. In diesem Fall wird die Form allgemein

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mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet. Die Form hat einen ersten schmelzbaren Formteil 52, der die komplizierten, am fertigen Gegenstand auszubildenden inneren Zähne begrenzt. Ein äußerer Formteil wird durch einige Formabschnitte 54 begrenzt, die aus gewöhnlichem Töpfergips gefertigt sind.

Die aus ihren Formteilen 52 und 54 gebildete Form 50 wird auf dem Trägerabzugsformteil 18 zusammengesetzt, v/ie in Figur 7 ersichtlich. Die Behandlung für die übrigen Materialien ist die gleiche, wie sie zur Behandlung zur herstellung des Teile 26 erforderlich war. In diesem Fall kann jedoch vor dem Einbringen des verfestigten Gußstückes und des ersten schmelzbaren Formteiles 52 in den verschließbaren Ofen 28, der aus dem Töpfergips gefertigte Formteil 54 aus der Verbindung mit dem verfestigten Gußstück und dem ersten Formteil entfernt werden. Anschließend ist die Behandlung im Ofen die gleiche, wie sie vorhergehend im ersten Beispiel beschrieben wurde. Das Endergebnis besteht aus einem fertigen Gegenstand 56, wie in Figur 10 gezeigt.

Vorstehend wurde ein Verfahren zur Herstellung von Schlickergußgegenständen beschrieben. Ganz allgemein wird dabei ein verfestigtes Gußstück durch eine feuchte Atmosphäre umgeben, während die zur Bildung desselben verwendete Form abgeschmolzen wird. Die Form wird von dem Gußstück ohne irgendeine Schrumpfung des Gußstückes entfernt, was den besonderen Vorteil der vorliegenden Erfindung darstellt.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführung sformen beschrieben, ohne daß die Erfindung auf diese beschränkt ist.

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/3 Leerse ite

Claims

2757A72 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Schlickergußgegenstandes, wobei der Gegenstand mindestens einen Oberflächenbereich von komplizierter Form hat, dadurch gekennzeichnet , daß das Verfahren die folgenden Stufen umfaßt:

Es wird ein erster Formteil gebildet, der den Oberflächenbereich von komplizierter Gestalt aus einem schmelzbaren organischen Material bildet, welches (a) leicht zu dem Negativ des zu bildenden Oberflächenbereiches von komplizierter Gestalt formbar ist, (b) mit dem in dem Träger des zur Bildung des Gegenstandes zu verwendeten Gußschlickers enthaltenen Material nicht reaktionsfähig ist und (c) eine glatte porenfreie Oberfläche, gegen die der Schlicker gegossen werden kann, liefert,

es werden gegebenenfalls weitere zur Begrenzung Irgendwelcher nicht komplizierter Oberflächen des Im Schlickerguß herzustellenden Gegenstandes erforderliche Formteile gebildet,

es wird der erste Formteil und gegebenenfalls die anderen Formteile mit einem Schlickerträgerabzugsformteil so zusammengesetzt, daß der erste Formteil, die gegebenenfalls vorhandenen weiteren erforderlichen Formteile und der Schlickerträgerabzugsformteil einen Gußraum begrenzen, der mindestens eine durch den Schlickerträgerabzugsformteil gebildete Oberfläche besitzt, es wird ein Schlicker, der einen Träger und ein Gußmaterial umfaßt, in den Gußraum gegossen,

es werden der erste Formteil und gegebenenfalls die wedteren erforderlichen Formteile von dem Schlickerträgerabzugsformteil abgenommen, wenn der Träger des Schlickers

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ORIGINAL INSPECTED

auf ein Niveau verringert ist, welches ein verfestigtes Gußstück aus dem Gußmaterial in dem Gußraum liefert und gleichfalls ausreichend Träger in dem verfestigten Gußstück sicherstellt, sodaß das verfestigte Gußstück gegenüber Schrumpfung beständig ist, es werden sämtliche gegebenenfalls vorhandenen weiteren erforderlichen Formteile entfernt, die von dem verfestigte^ ausreichend Träger enthaltenden Gußstück abnehmbar sind,

es wird mindestens ein Teil des ausreichend Träger enthaltenden verfestigten Gußstückes mit dem daran befestigten ersten Formteil mit einem porösen Flüssigkeitsabzugsmedium in Eingriff gebracht oder umgeben, es wird eine hohe Feuchtigkeit des Trägers des Gußschlickers um das im Eingriff mit dem porösen Flüssigkeitsabzugsmedium stehen-ie verfestigte Gußstück aufrechterhalten,

es wird das verfestigte Gußstück und das im Eingriff hiermit stehende poröse Flüssigkeitsabzugsmedium, w äirend eine hohe Feuchtigkeit des Trägers aufrechterhalten wird, auf eine Temperatur erhitzt, bei der das schmelzbare den ersten Formteil bildende organische Material schmilzt, wodurch das poröse FlUssigkeitsabzugsmedium das geschmolzene Material von dem verfestigten Gußstück abzieht, nachdem der erste Formteil geschmolzen ist und aus der Verbindung mit dem verfestigten Gußstück abgezogen ist, wird der Trägerstoff hoher Feuchtigkeit aus der Verbindung mit dem verfestigten Gußstück entfernt und das verfestigte Gußstück unter Bildung des Schlickergußgegenständes getrocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Träger für den Gußschlicker Wasser verwendet wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß, nachdem das verfestigte Gußstück getrocknet wurde, die folgende Stufe hiermit durchgeführt wird, nämlich eine Argonsinterung des verfestigten Gußstückes, während es in dem porösen Flüssigkeit sabzugsmedium getragen wird.

h. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß lediglich ein erster Formteil in Verbindung mit dem Trägerabzugsformteil verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die gegebenenfalls vorhandenen v/eiteren erforderlichen Formteile aus dem gleichen Material wie der erste Formteil gebildet sind, und daß die weiteren Formteile nicht von dem verfestigten Gußstück abgenommen werden, sondern ebenso wie der erste Formteil behandelt und entfernt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Material von hoher Feuchtigkeit des Trägers auch verdampftes Lösungsmittel für den ersten Trägerteil enthalten ist.

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