DE3806987A1 - Verfahren zur herstellung von gussstuecken nach dem wachsausschmelzverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußstücken nach dem Wachsausschmelzverfahren, bei dem eine Feingießform durch mehrfaches Eintauchen eines Wachsmodells in einen Schlicker aus feuerfestem Material, Besanden, Trocknen, Entwachsen und Brennen hergestellt wird und bei dem der Erstarrungsverlauf des Gußstücks gesteuert wird. Die Steuerung des Erstarrungsverlaufs ist bei den komplizierten Gußstücken, die im allgemeinen nach Wachsausschmelzverfahren hergestellt werden, notwendig, um die Dichtspeisung in allen Teilen des Gußstücks sicher zu stellen. Bekannt ist es, diese Steuerung mit Hilfe der Modulberechnung durchzuführen und an den Stellen, an denen bei den Soll-Abmessungen des Gußstücks eine vorzeitige Erstarrung zu erwarten ist, durch eine Wanddickenvergrößerung diese vorzeitige Erstarrung zu vermeiden. Dabei wird die Erstarrungszeit bekanntlich nach der Beziehung von Chvorinov t _E=k · M² mit einer die Kompliziertheit der Gußstückgeometrie berücksichtigenden Verbesserung von Wlodawer bestimmt (t _E=Erstarrungszeit in s, k=Erstarrungskonstante in s/cm², M=Modul=Volumen/ Oberfläche in cm).

Die bei dem bekannten Verfahren notwendige Änderung der Gußstückgeometrie, nämlich eine Verdickung einiger Gußstückbereiche, um die vorzeitige Erstarrung zu verhindern, erfordert zusätzliches Gießmetall und ist vor allen Dingen dann nachteilig, wenn aus Funktionsgründen die Verdickung des Gußstücks nicht möglich ist, weil man dann zerspanend nachbearbeiten muß.

Aus der DE-PS 26 46 060 ist es bekannt, den Wärmehaushalt einer Gießform durch eingesetzte Heiz-Kühlelemente in Abhängigkeit von der Gestalt des Gußstücks zu steuern. Dieses Verfahren benötigt jedoch einen verhältnismäßig großen Aufwand für die komplizierte Steuerung der Heiz- Kühlelemente und ist für die zum Teil sehr kleinen Feingießformen nicht geeignet.

Es ist auch bekannt, Isoliereinsätze in Gießtrichtern und Steigern einzusetzen, die durch Verminderung der Wärmeableitung das Metall länger flüssig halten. Außerdem ist es bekannt, Isolierschichten um Gießformen herum oder an Teilen der Gießform von außen anzubringen, um die Erstarrungsabläufe zu lenken. Die Beeinflussung bestimmter Gußstückbereiche ist jedoch mit diesem Verfahren nicht zuverlässig möglich und bei dünnwandigen Gußstückbereichen zum Teil überhaupt nicht durchführbar.

Nach der noch nicht offengelegten, deutschen Patentanmeldung P 31 29 079 wird bei Feingießformen die Erstarrung einzelner Bereiche des Gußstücks dadurch beschleunigt, daß an zu kühlenden Stellen vor dem Abguß Kühlmittel in Taschen, die in der Feingießform ausgebildet sind, eingefüllt werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, ein einfach anzuwendendes Verfahren zur zuverlässigen Beeinflussung des Erstarrungsverlaufs des Gußstücks bei Feingießformen zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Wärmeleitfähigkeit der Feingießform an einer oder mehreren Stellen durch Einbringen wärmedämmenden Materials in die Feingießform herabgesetzt wird. Dadurch, daß das wämedämmende Material in die Feingußform eingebracht wird, bildet es mit der Feingießform einen fest verbundenen, einzigen Formkörper, wobei zusätzliche Maßnahmen zur Fixierung überflüssig sind. Durch das Einbringen des wärmedämmenden Materials in die Feingießform befindet es sich nahe am Gußstück und ermöglicht dadurch die Beeinflussung bestimmter Bereiche und dies zu einem frühen Zeitpunkt im Erstarrungsverlauf.

Im einzelnen kann die Erfindung wie folgt vorteilhaft ausgestaltet sein.

Dadurch, daß das wärmedämmende Material, insbesondere die keramischen Formteile, eine wesentlich kleinere Wärmeleitfähigkeit aufweisen als das Feuerfestmaterial der Form, kann mit verhältnismäßig kleinen, zusätzlichen keramischen Formteilen eine starke Beeinflussung des Erstarrungsverlaufs erreicht werden.

Eine gute Handhabbarkeit kann dadurch erreicht werden, daß das zusätzliche, wärmedämmende Material keramische Formteile sind. Dies kann man maßlich sehr genau auf die zu beeinflussenden Stellen, auch von komplizierten Gußstücken anpassen, wodurch eine Beeinflussung des Temperaturverlaufs in einem sehr genau festlegbaren Bereich des Gußstücks gefördert wird. Dadurch können auch komplizierte, enge Speisungswege für die Sättigung des Gußstücks offengehalten werden.

Keramische Formteile aus keramischen Fasern mit einem Binder haben wegen ihres geringen Raumgewichts eine hohe Temperaturleitfähigkeit und fördern daher eine Beeinflussung des Erstarrungsverlaufs des Gußstücks zu einem frühen Zeitpunkt. Als Binder sind sowohl organische als auch anorganische und auch eine Kombination aus beiden geeignet.

Ein einfaches Verfahren zum Einbringen der keramischen Formteile besteht darin, daß die Formteile in das Wachsspritzwerkzeug eingelegt werden und beim Einspritzen des Wachses mit dem Wachsmodell verbunden werden. Bei dessen Eintauchen in den Schlicker aus Feuerfestmaterial wird dann das keramische Formteil an den vorbestimmten Stellen fest in das übrige Material der Feingießform eingebettet. Dazu wird das Wachsspritzwerkzeug an den Stellen, an denen die keramischen Formteile einzubringen sind, zweckmäßig mit Ausnehmungen versehen.

Es ist natürlich auch möglich, die keramischen Formteile auf der Oberfläche des Wachsmodells und auch des Wachsgießsystems zu befestigen. Dies kann z. B. mit Hilfe von flüssigem Wachs oder auch von Wachsklebern erfolgen.

Die Oberflächengüte des Gußstücks an den Stellen, an denen die keramischen Formteile liegen, kann dadurch verbessert werden, daß die keramischen Formteile an ihrer dem Gußstück zugekehrten Oberfläche mit Feuerfestmaterial beschichtet werden. Dies erhöht die Abriebfestigkeit der keramischen Formteile. Zweckmäßig nimmt man dazu das Feuerfestmaterial, das zur Herstellung der innersten Schicht der Form beim ersten Eintauchen verwendet wird.

Die Gefährdung der Form beim Entwachsen, das in einem Autoklaven mit hohem Wasserdampfdruck vorgenommen wird, insbesondere an den Stellen, an denen größere keramische Formteile eingebracht sind, kann dadurch vermieden werden, daß eine Druckausgleichsöffnung in der Form zum Wachsmodell hin angebracht wird.

Geringere Anforderungen an die Konturengenauigkeit der Oberflächen der keramischen Formteile, die dem späteren Gußstück zugewandt sind, sind dadurch möglich, daß das Wachsmodell mehrfach in einen Schlicker aus Feuerfestmaterial eingetaucht und die keramischen Formteile dann auf die dabei gebildete Schicht der Feingießform aufgebracht werden und anschließend die weiteren Schichten der Feingießform hergestellt werden.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Herstellung eines keramischen Formteils, das u. U. besonders bei komplizierten Formen aufwendig ist, ohne nachteilige Beeinflussung der Güte der Oberfläche des Gußstücks dadurch vermieden werden, daß das wärmedämmende Material als flexibles Material auf die nach mehrfachem Eintauchen des Wachsmodells in den Schlicker aus Feuerfestmaterial gebildete Schicht der Feingießform aufgebracht wird. Es eignen sich z. B. flexible Matten, Spachtelmassen, Modelliermassen, insbesondere auf Keramikfaserbasis. Dieses Aufbringen kann z. B. einfach durch Handauflegen durchgeführt werden. Es ist natürlich auch möglich, das flexible Material auf der Oberfläche des Wachsmodells aufzubringen. Man hat dazu zusätzliche Maßnahmen zur Erzielung einer einwandfreien Gußstückoberfläche und zum Haften am Wachsmodell zu treffen.

Im folgenden wird anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Feingießform im Schnitt,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer Feingießform im Schnitt.

Die Feingießform dient zur Herstellung von Gußstücken nach dem Wachsausschmelzverfahren. Sie ist durch mehrfaches Eintauchen eines Wachsmodells in einen Schlicker aus Feuerfestmaterial, Besanden, Trocknen, Entwachsen und Brennen hergestellt. Die Wärmeleitfähigkeit der Feingießform ist an einer Stelle durch Einbringung eines keramischen Formteils 1 herabgesetzt. Dies ist auf folgende Weise durchgeführt worden. Das keramische Formteil 1 ist hinsichtlich seiner dem Wachsmodell 2 anliegenden Oberfläche dem Wachsmodell und damit auch der Form des späteren Gußstücks angepaßt worden. Dann ist bei der Ausführungsart der Fig. 1 vor dem Eintauchen des Wachsmodells 2 in einen Schlicker aus Feuerfestmaterial das keramische Formteil 1 mit einer dünnen Schicht Klebwachs an dem Wachsmodell 2 befestigt worden. Beim Eintauchen in den Schlicker aus Feuerfestmaterial haben die dabei entstehenden Schichten 3 der Feingießform den keramischen Formkörper 1 einge­ bettet.

Nach Fig. 2 befindet sich der keramische Formkörper 1 nicht unmittelbar an der inneren Formwand, sondern von dieser durch einige Schichten 4 getrennt. Dazu ist das Wachsmodell 2 zunächst einige Male in den Schlicker aus Feuerfestmaterial eingetaucht worden. Dann ist der keramische Formkörper 1 an der Soll-Stelle an der bis dahin fertiggestellten Formschale angebracht worden und durch weitere Schichten 3 der Formschale eingebettet worden.

Bei einem Abguß in die so fertiggestellte Feingießform wird die Wärmeleitung im Bereich des keramischen Formteils 1 der Gießform herabge­ setzt und das Metall wird dadurch länger flüssig gehalten. Dadurch kann der Endbereich 5 des Gußstücks bis zur völligen Erstarrung nachgespeist werden.

Bei nach dem Verfahren abgegossenen plattenförmigen Körpern nach Fig. 1 und 2 konnten Porositäten im Platteninnern vermieden werden, die beim Gießen der Platten nach dem Verfahren nach dem Stand der Technik auftraten. Die Porosität bzw. Dichtheit wurde durch Röntgenaufnahmen festgestellt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Gußstücken nach dem Wachsausschmelzverfahren, bei dem eine Feingießform durch mehrfaches Eintauchen eines Wachsmodells in einen Schlicker aus Feuerfestmaterial, Besanden, Trocknen, Entwachsen und Brennen hergestellt wird das Gußstück in die Form abgegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitfähigkeit der Feingießform an einer oder mehreren Stellen durch Einbringen wärmedämmenden Materials in die Feingießform herabgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmedämmende Material eine wesentlich kleinere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Feuerfestmaterial der Form.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmedämmende Material vorgefertigte, keramische Formteile sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Formteile aus keramischen Fasern mit einem Binder bestehen.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Formteile in ein Wachsspritzwerkzeug eingelegt werden und beim Einspritzen des Wachses mit dem Wachsmodell verbunden wer­ den.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wachsspritzwerkzeug an den Stellen, an denen die keramischen Formteile einzubringen sind, mit Ausnehmungen versehen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Formteile auf der Oberfläche des Wachsmodells befestigt werden.

8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckausgleichsöffnung in der Form zum Wachsmodell hin angebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach mehrfachem Eintauchen des Wachsmodells in den Schlicker aus Feuerfestmaterial die keramischen Formteile auf die dabei gebildete Schicht der Feingießform aufgebracht werden und anschließend die weiteren Schichten der Feingießform hergestellt werden.

10. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmedämmende Material als flexibles Material auf die nach mehrfachem Eintauchen des Wachsmodells in den Schlicker aus Feuerfestmaterial gebildete Schicht der Feingießform aufgebracht wird.