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Vorrichtung zur Stützung einer keramischen
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FeingieSSchaLenform beim Brennen Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Stützung einer keramischen Feingieß-Schalenform beim Brennen,
die zuvor als Standelement auf eine Traube aufgebracht worden ist.
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Beim Feingieß- oder Präzisionsverfahren wird für jedes zu gießende
Gußteil ein Modell hergestellt, das im Laufe des Prozesses verloren ist. Als Modellwerkstoffe
finden zumeist Wachse, teilweise auch Harn- bzw. Kunststoffe Anwendung. Mehrere
Modelle werden zu Gießeinheiten, sogenannten Trauben, zusammen-
gefaßt. Diese Gießeinheiten,
die der geometrischen Ausbildung der Modelle angepaßt sind - bekannt sind Stab-/Ast-Aufbauten
- aus Einzelteilen zusammengesetzt, zusammenliegend gespritzte Aufbauten, flächige,
etagenförmige oder zentrumsorientierte Aufbausysteme «- werden mit einem keramischen
Schlicker beaufschlagt, der als Bindematerial für die danac-l aufgebrachten Betreumaterialien
dient. Mehrere solcherart nacheinander aufgebrachte Schichten oder Ueberzüge ergeben
die keramische Form.
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Sie ist verfahrensbedingt in der Regel einteilig und wie das Material
für die Trauben verloren.
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Nach dem Entfernen des Modellwerkstoffes werden die Gießsysterr.e
(Trauben) gebrannt. Ihnen gemeinsam ist, daß die Trauben bei ausreichend hohen Temper
lturen, welche die physikalischen Eigenschaften der Form sicherstellen, ausreichend
lange gebrannt werden.
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Um eine reproduzierbare Position im Brennofen und damit auch gleichbleibende
Qualitäten der Feingieß-Schalenformen zu gewährleisten, sind die Gießsysteme normalerweise
mit einer entsprechenden Standvorrichtung versehen. Diese Standvorrichtungen werden
aus demselben Modellwerkstoff gefertigt wie die Modelle und Aufbausysteme selber.
Sie werden dazu meist aus Einzelteilen zusHmmengesetzt und während der Traubenmontage
angefügt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Stützung
einer keramischen Feingieß-Schalenform während des Brennvorganges zu schaffen, die
zu einer verbesserten Standfestigkeit der Schalenformen führt, einfach im Aufbau
und wirtschaftlich in ihrer Anwendung ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit der Feingieß-Schalenform
mindestens ein hitzebeständiges Standelement verbunden ist. Da derartige hitzebeständige
Standelemente masc,linell vorgefertigt werden können, läßt sich eine höhere Gleichmäßigkeit
der Produkte aufgrund der einfacheren Reproduzierbarkeit genau gleicher Formen der
Trauben erreichen. Die hitzebeständigen Standelement weisen darüber hinaus eine
größere mechanische Festigkeit auf als die bisher üb-
lichen, aus
dem Modellwerkstoff bestehenden Standvorrichtungen. Beim Aufbringen der keramischen
Form auf die Gießsysteme ist die Ausschußanfälligkeit infolge Abbrechens der Standvorrichtungen
deshalb praktisch ausgeschaltet. Ferner erhöht das Standelement, das auch nach dem
Ausschmelzen des Modellwerkstoffes in der Feingieß-Schalenform verbleibt, dessen
Stabilität, so daß auch dies die Ausschußanfälligkeit herabsetzt. Das erfindungsgemäße
Standelement führt außerdem zu einer erheblichen Einsparung von Modellwerkstoff,
da der vom Standelement ausgefüllte Raum in der Schalenform im Gegensatz zum bisher
üblichen Verfahren mit aus Modellwerkstoff bestehenden Standelementen nicht mit
Modellwerkstoff auszugießen ist. Entsprechend reduzieren sich die Kosten für den
Modellwerkstoff und für das Gießmaterial. Da das keramische Standelement gleichzeitig
und zusammen mit der keramischen Schalenform vorn Gußstück entfernt wird, entfällt
ebenfalls der kostenintensive Trennvorgang von Gußstück und Standelement.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist
zwischen Traube und Standelement eine ohne Wärmezufuhr lösbare Verbindung vorgesehen.
Hierdurch wird auf einfache Weise erreicht, daß das Standelement mechanisch mit
der Traube für das Brennen verbunden und später zusammen mit der Form vom fertigen
Gußstück entfernt werden kann. Vorzugsweise dient als eir.e solche lösbare Verbindung
zwischen Traube und Standelement eine Steckverbindung.
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Aus technologischen Gründen kann es nützlich oder sogar erforderlich
sein, die Trauben mit der Eingießöffnung nach unten zu brennen. Hierzu ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die Traube einen hitzebeständigen Eingießtrichter aufweist und das
Standelement als Dorn mit einer der Innenform des Eingießtrichters angepaßte Außenkontur
ausgebildet ist. Um ein etwaiges Versintern je nach verwendeter Güte der zur Anwendung
kommenden keramischen Feuerfestmaterialien zu vermeiden, ist vorzugsweise vorgesehen,
daß die der Innenform des Eingießtrichters angepaßte Außenkontur des Dorns mit einer
zusätzlichen Profilierung, z.B. in Form von Rillen oder Rippen, versehen ist.
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Zur Verbesserung der Standfestigkeit des Standelementes sctlließen
sich vorteilhafterweise an die der Innenform des Eingießtrichters angepaßte Außenkontur
des Dorns radial nach außen ragende Abstützflächen an, wobei vorzugsweise der Außendurchmesser
der Abstützflächen etwa doppelt so groß ist wie der größte Durchmesser des Eingießtrichters.
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Die Standelemente können prinzipiell aus beliebigem hitzebeständigem
Material bestehen. Als besonders vorteilhaft hat sich jedoch keramisches Material
erwiesen; ein solches Material bietet die Voraussetzung dafür, daß das Standelement
gut vom fertigen Gußstück lösbar ist, wobei durch geeignete Materialwahl auch eine
gute Lösbarkeit des Standelementes von der Schalenform erreicht wird, so daß das
Standelement wieder verwendbar ist. Aber auch hitzebeständige Metallegierungen haben
sich als gut geeignet für die Standelemente erwiesen.
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Erfindungsgemäß ausgebildete Standelemente sind besonders kostengünstig
herzustellen und gewährleisten auch bei komplizierten geometrischen Formen der Traube
einen sicheren Stand der Schalenform während des Brennvorganges. Die Standelemente
können wegen ihrer den Modellwerkstoff weit übertreffenden Festigkeitseigenschaften
der jeweiligen geometrischen Form des Gießmodelles optimal angepaßt werden. Durch
die höheren Festigkeftseigenschaften des Standelementes lassen sich auch über eine
große Anzahl von Modellen gleichmäßig bleibende Standverhältnisse schaffen, so daß
auch die Voraussetzungen beim Brennen und Gießen konstant sind. Aus alledem ergibt
sich eine geringere Ausschußanfälligkeit.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 in der Perspektive eine Traube mit einem einstämmigen Eingießsystem
mit einem hieran befestigten Standelement gemäß der Erfindung; Fig. 2 in der Perspektive
ein mehrstämmiges Eingießsystem mit einem durch eine Steckverbindung hieran befestigten
Standelement: Fig. 3 in der Perspektive ein mehrsta mmiges Eingießsystem mit einem
mit dem Eingießtrichtcr zusammenarbeitenden Standelement; und Fig. L im Schnitt
das in Fig. 3 gezeigte Standelement.
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Das in Fig. 1 gezeigte Eingießsystem 10 ist einstämmig und weist an
seinem oberen Ende eine Erweiterung 11 auf, die später den Eingießtrichter bilden
soll. Das Eingießsystem 10 besteht ebenso wie die Modelle 12 der zu gießenden Einzelteile
(in Fig. 1 schematisch mit gestrichelter Linie dargestellt) aus dem Modellwerkstoff,
wobei die Modelle 12 durch kurzes Erhitzen der Verbindungsfläche an dem Eingießsystem
10 befestigt werden. Mit dem Eingießsystem 10 wird an seiner der Erweiterung 11
abgewandten Seite ein Standelement 2 verbunden, das entsprechend der Form der aus
Eingießsystem 10 und Modellen 12 bestehenden Traube 1 unterschiedliche Formen aufweisen
kann.
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Gemäß Fig. 1 beispielsweise hat das Standelement 2 die Form eines
symmetrischen Kreuzes.
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Die Verbindung des Standelementes 2 mit der Traube 1 kann prinzipiell
auf verschiedene Weise geschehen, z. B. mit Hilfe einer Schraubverbindung. Gemäß
Fig. 1 findet ein Kleber Anwendung, mit dessen Hilfe das Standelement 2 an der Traube
1 befestigt ist.
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Wenn die Traube 1 in dieser Weise vorbereitet ist, wird in die entsprechend
vorbereitete Erweiterung 11 eine (nicht gezeigte) Hängevorrichtung eingeschraubt,
mit deren Hilfe die Traube 1 zum Aufbringen einer keramischen Feingieß-Schalenform
in ein Schlickerbad getaucht werden, auf welche anschließend keramische Bestreumaterialien
aufgebracht werden. Auf diese Weise werden mehrere Schichten oder Überzüge nacheinander
aufgebracht. Durch das Gewicht des Überzuges ist das Standelement 2 hierbei einer
großen Belastung ausgesetzt. Da jedoch die Standelemente 2 nicht, wie bisher üblich,
aus dem empfindlichen Modellwerkstoff bestehen, sondern aus einem hitzebestän-
digen
Material, das gegenüber diesem Modellwerkstoff eine erheblich größere Festigkeit
aufweist, ist die Gefahr des Brechens des Standelementes 2 nicht gegeben.
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Nach Fertigstellung der keramischen Schalenform wird der Modellwerkstoff
durch Schmelzen aus der Schalenform entfernt.
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Während bisher dann die Standfläche der Schalenform durch Entfernen
des Modellwerkstoffes ausgehöhlt und dadurch bruchgefährdet ist, ist durch die erfindungsgemäße
Lösung die Standfläche der Schalenform durch das nach wie vor in ihr enthaltene
Standelement 2 widerstandsfähig und stabil. Die weiteren Arbeitsgänge wie Brennen
der Form und später der Gießvorgang erfolgen somit mit höchster Sicherheit. Wenn
später durch Zerstören der Schalenform diese vom Gußstück entfernt wird, so wird
automatisch auch das Standelement 2 aufgrund seiner vom Gußstück abweichenden physikalischen
Eigenschaften von diesem getrennt, so daß für dieses Lösen des Standelementes 2
vom Gußstück kein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist.
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Unter hitzebeständigen Materialien sind im Sinne dieser Erfindung
alle derartigen Materialien zu verstehen, deren physikalische Eigenschaften bei
den während des Brennens der Schalenform und evtl. des darauffolgenden Gießvorganges
auftretenden Temperaturen unbeeinflußt bleiben.
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Wenn durch geeignete Materialwahl eine gute Lösbarkeit des Standelementes
2 von der Schalen form erreicht wird, so kann das Standelement 2 der Wiederverwendung
zugeführt werden und somit mehrere Male als Standelement 2 filr Trauben 1 Anwendung
finden.
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Die Standelemente 2 können auf verschiedene Weise (je nach Material)
durch Spritzen, Pressen, Gießen etc. hergestellt werden.
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Die Standelemente 2 können ferner verschiedene Formen aufweisen entsprechend
der Form und den Schwerpunktverhältnissen de Traube 1. So zeigt Fig. 2 ein mehrstämmiges
Eingießsystem 3 mit mehreren in einer Reihe angeordneten Eingießstämmen 30.
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An seinem Ende, das der später als Eingießtrichter dienenden Erweiterung
11 abgewandt ist, weist das Eingießsystem 3 eine Ausnehmung 31 auf, in welche ein
Standelement 4 eingesteckt ist. Wegen der unteren Verbindung 32 der Eingießstämme
30 ist für das Standelement 4 die Form eines einfachen Stäbchens ausreichend. Falls
gewünscht, können noch weitere Stäbchen als zusätzliche Standelemente 4' Anwendung
finden.
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Zur Verbesserung der Steckverbindung können die zusammenwirkenden
Flächen der Ausnehmung(en) 31 des Eingießsystems 3 und das Standelement 4 geeignet
profilierte Oberflächen aufweisen, indem beispielsweise Rillen, Rauten etc. die
gegenseitige Haftung verbessern. Auch können diese Flächen als gegenseitige Führungen,
z.B. in Art einer Schwalbenschwanzführung, ausgebildet sein. Falls gewünscht, kann
das Standelement 4 auch auf kombinierte Weise, z. B. Stecken und Kleben, mit dem
Eingießsystem 3 verbunden werden.
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Aus technologischen Gründen kann es notwendig oder zumindest nützlich
sein, die Feingieß-Schalenform mit der Eingießöffnung nach unten zu brennen. Zu
diesem Zweck ist gemäß der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführung des Erfindungsgegenstandes
in der Erweiterung 11 des Eingießsystems 10 bzw. 3 ein Eingießtrichter 5 aus hitzebeständigem
Material vorgesehen.
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Als Standelement 6 ist hierfür ein Dorn 60 vorgesehen, dessen Außenkontur
der Innenform des Eingießtrichters 5 angepaßt ist. Nach Aufbringen der Schichten
auf die Traube 1 (siehe Fig. 1), d.h. nach Fertigstellung der Feingieß-Schalenform,
kann diese dann auf den Dorn 60 für die weiteren Arbeitsgänge - wie Ausschmelzen
des Modellwerkstoffes und Brennen der Schalenform - aufgesteckt und so sicher gehalten
werden.
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Das Standelement 2 bzw. 6 kann aus verschiedenen hitzebeständigen
Materialien bestehen. Als besonders vorteilhaft haben sich hinsichtlich Festigkeit
sowie Lösbarkeit vom fertigen Gußstück keramische Materialien, insbesondere Materialien
mit einer Zusammensetzung auf Silicabasis sowie siliziumoxydähnliche oder aluminiumsilikatähnliche
Stoffe erwiesen, doch sind je nach dem zur Anwendung gelangenden Werkstoff für die
Gußstücke auch andere Materialien für das Standelement 6, z.B.
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hitzebeständige Metallegierungen, geeignet.
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Wenn keramische Feuerfestmaterialien als Ausgangsstoff für den Dorn
60 und/oder den Eingießtrichter 5 Anwendung finden, kann eine zusätzliche Profilierung
in Form von Rillen, Rippen etc.
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des Dornes 60 nützlich sein. um ein etwaiges Versintern je nach verwendeter
Keramikgüte zu vermeiden.
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Die Form des Standelementes 6 ist für die vorliegende Vorrichtung
an und für sich ohne Belang; um eine gute Standfcstigkeit bei geringem Platzbedarf
zu erhalten, hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn sich an den eigentlichen
Dorn 60 radial nach außen ragende Abstützflächen 61, z.B. in Form eines umgedrehten
Tellers, anschließen. Obwohl die Verhältnisse je nach geometrischer Form des Eingießsystems
10 bzw. 3 und
damit auch der Traube 1 unterschiedlich sind, hat
sich gezeigt, daß den meisten der in der Praxis vorkommenden Fälle eine solche Abstützfläche
61 genügt, deren Durchmesser D etwa doppelt so groß ist wie der größte Durchmesser
d des Eingießtrichters 5 des Eingießsystems 10 bzw. 3.
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Der Erfindungsgegenstand kann, wie erläutert, in verscniedener Weise
abgewandelt werden. Abwandlungen durch Austausch von Merkmalen untereinander oder
durch Äquivalente sowie deren Kombination fallen in den Rahmen der vorliegenden
Erfindung.
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