DE3524389A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung zahntechnischer gussobjekte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen zahntechnischer Gußobjekte nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver­ fahrens nach Patentanspruch 2.

Erfahrungsgemäß kommt es beim Gießen zahntechnischer Gußobjekte in Gießmuffeln immer wieder zu Gußfehlern, ins­ besondere in Form von in den Gußobjekten auftretenden Schrumpf­ lunkern. Der Grund dafür ist, daß häufig die in den vergleichs­ weise dünnen Zuführkanälen zu dem Formhohlraum befindliche Metallschmelze schneller erstarrt als diejenige im Formhohl­ raum.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe sichergestellt wird, daß eine Erstarrung der Metall­ schmelze in den Zuführkanälen zu den Formhohlräumen der Gieß­ muffel erst dann erfolgt, wenn die Metallschmelze in den Formhohlräumen bereits erstarrt ist, das Auftreten von Schrumpf­ lunkern in den Gußobjekten also vermieden wird. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich verfahrensmäßig aus den kennzeich­ nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorrichtungsmäßig aus den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche.

Mit der Erfindung wird also die Abkühlung der in der Gießmuffel befindlichen Metallschmelze zwangsweise so gerichtet, daß mit Sicherheit zuerst die Schmelze in den Form­ hohlräumen erstarrt, worauf erst die Schmelze in den Zuführ­ kanälen erstarren kann. Damit werden etwaige Schrumpflunker in die Zuführkanäle verlegt, wohingegen die Gußobjekte lunker­ frei bleiben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Gießmuffel,

Fig. 2 schematisch einen Vertikalschnitt durch eine Schleuderguß-Zentrifuge unmittelbar vor dem Gießvorgang, und

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 2 unmittelbar nach dem Gießvorgang.

In Fig. 1 ist eine übliche Gießmuffel 10 zylindrischer Gestalt dargestellt, die aus einem metallischen Muffelring 11, einer an der Innenfläche des Muffelrings angebrachten Isolier­ schicht 12, beispielsweise aus Glas- oder Steinwolle, und einer Formmasse 13 besteht. Die Formmasse 13 weist Hohlräume auf, nämlich Zuführkanäle 14 und Formhohlräume 15. Mit 16 ist die eingefüllte Metallschmelze bezeichnet. Die Gießmuffel 10 steht auf einer Metallplatte 17, vorzugsweise Kupferplatte, an die sich eine Platte 18 aus wärmeisolierendem Material, beispiels­ weise Glas- oder Steinwolle, anschließt.

Üblicherweise wird nun beim Gießen so vorgegangen, daß die Muffel 10 zunächst auf eine Temperatur zwischen 750 und 1100°C vorerhitzt, dann auf eine Unterlage abgestellt und daraufhin mit der eine Temperatur zwischen 1200 und 1500°C aufweisenden Metallschmelze gefüllt wird. Anschließend erfolgt ein Abkühlenlassen der Muffel mit eingefüllter Metallschmel­ ze, wobei die Metallschmelze mit sinkender Temperatur erstarrt. Durch die Mantelisolierung 12 ergibt sich zwar eine gewisse Richtung des Temperaturgradienten zu der mehr oder minder wärmeleitenden Unterlage, jedoch kommt es trotzdem in vielen Fällen vor, daß die Schmelze in den meist dünnen Zuführkanä­ len früher erstarrt als in den Formhohlräumen 15, mit der Folge der Gefahr der Entstehung von Schrumpflunkern in den Guß­ objekten.

Gemäß der Erfindung wird nun aber so vorgegangen, daß die vorerhitzte Gießmuffel zunächst auf die Isolier­ platte gestellt und dann unmittelbar vor oder mit dem Ein­ gießen der Metallschmelze auf die Metallplatte 17 umgesetzt wird, die vorher stark abgekühlt worden ist. Damit ergibt sich nun eine starke Ausrichtung des Temperaturgradienten zur Platte 16 hin, mit der Folge, daß zuerst die in den Form­ hohlräumen 15 befindliche Schmelze erstarrt und dann erst eine Erstarrung der Schmelze in den Zuführkanälen 14 erfolgt. Damit aber treten etwaige Schrumpflunker in den Zuführkanälen und nicht in den Gußobjekten auf. Die Gefahr von Gußfehlern wird damit beträchtlich reduziert.

Selbstverständlich ist es nicht zwingend erforder­ lich, die vorerhitzte Gießmuffel 10 vor dem eigentlichen Gieß­ vorgang auf einer Isolierplatte, also der Platte 18 abzustel­ len, insbesondere dann nicht, wenn zwischen Vorerhitzungs­ vorgang und Gießvorgang nur eine sehr kurze Zeitspanne be­ steht. Das Abkühlen der Kühlplatte 17 kann durch Eintauchen in oder Übersprühen mit Kaltwasser, flüssiger Kohlensäure, flüssiger Luft, in einem Kühlschrank oder dergleichen erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Kühlplatte 17 mit einem Netz von inneren Kanälen zu versehen und die Kühlflüssigkeit dann durch diese Kanäle hindurchzuleiten, was den Vorteil erbringt, daß der Kühleffekt während des gesamten Abkühlvorgangs erhalten bleibt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 erfolgt der Gießvorgang in einer Schleuderzentrifuge. Dabei ist mit 20 ein Rotationsarm bezeichnet, der über eine Welle 21 von einem Motor 22 in Umdrehung versetzbar ist. Auf dem Rotationsarm 20 ist ein Schmelztiegel 23 angebracht, der von einer Induktionsspule 24 umgeben ist. Der Rotationsarm 20 ist weiterhin mit einem Lager 25 zur liegenden Aufnahme einer Gießmuffel 26 versehen, wobei das Lager 25 so ausgeführt ist, daß es nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Die Muf­ fel 26 ist ähnlich derjenigen des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 aufgebaut. Im Bereich des freien Endes des Rotations­ arms 20 ist ein Schiebemagazin 27 angebracht, das drei Kam­ mern gleicher Größe besitzt, wobei sich in der ersten Kammer eine Kühlplatte 28 und in der zweiten Kammer eine Isolier­ platte 29 befindet, während die dritte Kammer leer ist. Zu­ nächst wird in den Schmelztiegel 23 das zu vergießende Metall eingebracht und mittels der Induktionsspule 24 geschmolzen. Während des Schmelzvorgangs wird die vorerhitzte Gießmuffel 26 auf das Lager 25 aufgesetzt, wobei der Boden der Gießmuf­ fel 26 die in der mittleren Kammer des Magazins 27 befindliche Isolierplatte 29 leicht berührt oder einen kleinen Abstand dazu einhält, entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Posi­ tion. Anschließend wird die vorgekühlte Kühlplatte 28 in die oberste Kammer des Magazins 27 eingesetzt. Sobald diese Vor­ gänge erfolgt und das Metall im Schmelztiegel 23 vollständig geschmolzen ist, wird der Motor 22 eingeschaltet und setzt damit den Zentrifugalarm 20 in Rotation. Damit beginnt die im Tiegel 23 befindliche Metallschmelze in die Gießmuffel 26 einzuschießen; dieser Augenblick ist in Fig. 2 gezeigt. Nun­ mehr werden mittels einer nicht gezeichneten Mechanik die Isolierplatte 29 und die Kühlplatte 28 im Magazin 27 nach unten bewegt, derart, daß sich die Isolierplatte 29 in der untersten Kammer und die Kühlplatte 28 in der mittleren, der Gießmuffel 26 benachbarten Kammer befindet, welcher Zu­ stand in Fig. 3 dargestellt ist. Durch die am Boden der Gießmuffel 26 anliegende Kühlplatte 28 wird wiederum ein stark gerichteter Temperaturgradient der Abkühlung der in der Gieß­ muffel 26 befindlichen Metallschmelze erreicht, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, mit der Folge einer Ver­ hinderung von Schrumpflunkern in den Gußobjekten. Sobald die Schmel­ ze in der Gießform 26 erstarrt ist, wird die Schleuderzentrifuge angehalten und die Gießmuffel 26 kann zum Zweck ihrer endgül­ tigen Abkühlung auf einer größeren Kühlplatte abgestellt werden.

Selbstverstandlich ist der angegebene Zeitablauf nur als Beispiel aufzufassen; der exakte Zeitpunkt des Beginns des Schmelzvorgangs im Tiegel 23, des Aufsetzens der vorer­ hitzten Gießmuffel 26 und der Verschiebung der Kühlplatte 28 zur Gießmuffel 26 hängt von den jeweiligen Gießbedingungen ab. Wesentlich ist aber, daß die Kühlplatte 28 den Boden der Gieß­ muffel tatsächlich berührt; dies wird beispielsweise durch eine geringfügig größere Dicke der Kühlplatte 28 gegenüber der Isolierplatte 29 erreicht oder aber dadurch, daß das Lager 25 eine geringe Bewegung der Gießmuffel radial nach außen er­ laubt, die Gießmuffel 26 also bei rotierendem Arm 20 durch die Zentrifugalkraft gegen die Kühlplatte 28 gedrückt wird. Für die Ausbildung der Kühlplatte und deren Abkühlung gilt das, was bereits bei Erläuterung des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 gesagt worden ist. Die Kühlplatte 28 soll also vorgekühlt und dann in das Magazin 27 eingesetzt oder aber mit einer be­ sonderen Kühleinrichtung versehen werden, die einen dauern­ den Verbleib der Kühlplatte 28 im Magazin 27 erlaubt. Bezüglich der erwähnten Unterlage für die Endabkühlung der aus der Schleu­ derzentrifuge entnommenen Gießmuffel ist noch hinzuzufügen, daß auch diese eine Kühlplatte sein soll.

Bei einem praktischen Versuch hat sich ergeben, daß nach dem Einschalten der Schleuderzentrifuge bei ungefähr 1/8 Umdrehung des Rotationsarms die Gießmuffel infolge der Zentrifugalkraft bereits eine feste Berührung mit der Kühl­ platte hat und daß nach etwa 1/3 Umdrehung der Einfüllvor­ gang der Gießmuffel beendet ist. Dabei ist darauf hinzuwei­ sen, daß diese Vorgänge in Bruchteilen von Sekunden ablaufen.

Selbstverständlich kann die Erfindung zahlreiche Abwandlungen erfahren, insbesondere was Art und Kühlung der Kühlplatte sowie Konstruktion und Mechanik des Magazins be­ trifft. Auch ist die Erfindung nicht nur bei den erläuterten Gießverfahren anwendbar, sondern auch bei anderen Gießverfahren, etwa dem Vakuum-Saugguß oder dem Vakuum-Druckguß. Die An­ ordnung der Kühlplatte hängt von der Konstruktion der jeweils verwendeten Gießmaschine ab. So wird beispielsweise bei einer Gießmaschine mit Vakuum-Druckbeaufschlagung in dem Moment, wenn das aus Schmelzrohr und Muffel bestehende System zu kippen beginnt, die Kühlplatte entriegelt und mit der Muffel in Kontakt gebracht. Schließlich ist es auch möglich, zwischen Muffel und Kühlplatte eine Isolierplatte anzuordnen und diese dann im geeigneten Moment zu entfernen, so daß die Kühlplatte mit der Muffel in Kontakt kommt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen zahntechnischer Gußob­ jekte unter Verwendung einer einen Formhohlraum und sich an einer Seite des Formhohlraums befindender und in diesen öffnender Zuführkanäle aufweisenden Gießmuffel, bei dem die Gießmuffel vorerhitzt, dann schmelzflüssiges Metall un­ ter Nutzung von Schwer- oder Zentrifugalkraft und gegebenenfalls Vakuum-Ansaugung oder -Druckbeaufschlagung durch die Zuführungskanäle in den Formhohlraum eingeleitet und schließlich die Metallschmelze durch Abkühlenlassen der Gießmuffel zum Erstarren gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießmuffel unmittel­ bar vor oder zu Beginn des Einleitens der Metallschmelze an der den Zuführkanälen bezüglich des Formhohlraums ent­ gegengesetzten Seite mit einem Kühlmedium in Berührung ge­ bracht und so lange mit diesem in Berührung gehalten wird, bis die im Formhohlraum der Gießmuffel befindliche Metall­ schmelze erstarrt ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium eine metallische Kühlplatte (17, 28), vorzugsweise eine Kupfer­ platte ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlplatte (17, 28) Kanäle zum Hindurchleiten einer Kühlflüssigkeit aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, mit einem motorisch angetriebenen, horizontal umlaufenden Rotations­ arm, auf dem ein Induktionsschmelztiegel und ein Lager für die liegende Aufnahme einer Gießmuffel angeordnet sind, da­ durch gekennzeichnet, daß der Rotationsarm (20) mit einem Schiebemagazin (27) zur Aufnahme der Kühlplatte (28) und ge­ gebenenfalls einer Isolierplatte (29) versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gießmuffel (26) im Lager (25) radial verschieb­ bar gelagert ist.