DE3824574C2 - Verfahren zum Gießen von Präzisionsgußstücken - Google Patents
Verfahren zum Gießen von PräzisionsgußstückenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen
von Präzisionsgußstücken. Dieses Verfahren stellt insbesondere
ein verbessertes Wachsausschmelz-Gießverfahren dar. Die Präzi
sionsgußstücke können aus Wachs, Kunststoff oder Metall sein.
Das bekannteste Verfahren zur Herstellung von Gußteilen ist in
der Schmuckindustrie das sogenannte Wachsausschmelzverfahren.
Es besteht aus mehreren Verfahrensschritten, nämlich Herstel
len einer Gummiform (Negativmatrize) des Originalmodells (=
ein metallisches Schmuckstück oder ein Teil davon), Anferti
gung der Wachsmodelle, Aufbauen der Wachsmodelle zum Wachs
baum, Herstellen der Gießform aus feuerfester Einbettungsmas
se, Ausschmelzen, Ausbrennen und Glühen der Gußform, Schmelzen
und zentrifugales Eingießen des Metalls, Abkühlen, Ausformen
und Reinigen der Gußteile. Nach diesem Verfahren werden
Schmuckgußteile erhalten, die hinsichtlich der erzielbaren
Feinheit der räumlichen Gestaltungen und hinsichtlich der
Oberflächengüte in manchen Fällen nicht mehr ganz befriedigen.
Aus der DE-PS 33 00 968 ist ein Verfahren zum Gießen von
Figuren, insbesondere bekleideter Personenfiguren, bekannt. Dieses
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß
- - eine Wachshohlfigur erzeugt wird, die durch Einlagern von Versteifungsmaterial, wie grobem Textilrupfen, verstärkt wird,
- - die Figur durch Wärmeinwirkung nach Haltung, Gestik und/oder Oberflächenstruktur künstlerisch gestaltet wird,
- - von der Figur zu tragende Teile, wie Kleidungsstücke oder Schuhe, als Originalteile auf die Wachsfigur aufgebracht werden, und daß
- - das Stabilisieren dieser Originalteile durch Tränken mit Wachs erfolgt, wobei durch örtliche Wärmebehandlung deren Oberflächenstruktur zum Vorschein gebracht wird. . . .,
- - wonach die Figur mit Kernmaterial aufgefüllt und eingebet tet wird und nach Herausbrennen des Wachses sowie der brennbaren Originalteile gegossen wird.
Die als Produkt erhaltene Personenfigur ist eine Hohlfigur aus
einer Aluminiumgußlegierung mit einer Wandstärke zwischen 6
und 8 mm.
In dieser Patentschrift wird angegeben, daß die Wachshohlfigur
nach dem Wachsausschmelzverfahren durch Ausgießen einer Nega
tivform, z. B. aus Siliconkautschuk, geschaffen wird. Aus die
ser Patentschrift ist nicht zu entnehmen, daß die Verwendung
einer Siliconkautschuk-Negativform irgendwelche besonderen
Vorteile bietet, und es ist dort auch nicht im einzelnen ange
geben, welcher Siliconkautschuk eingesetzt wird und ob bei der
Verwendung eines Siliconkautschuks besondere Schwierigkeiten
auftreten und wie diese gegebenenfalls überwunden werden kön
nen.
Die DE-PS 35 02 269 betrifft eine Druckgießform, welche über
eine Vakuum-Steuerung evakuiert wird. Bei dieser Druckgießform
handelt es sich um zwei Hälften einer Negativ-Dauerform aus
feuerfestem Formmaterial, die zu einer Negativform gasdicht
zusammengefügt werden sollen. Zu diesem Zwecke wird vorge
schlagen, daß an der Trennebene der beiden Formhälften außer
halb der Formgravur eine Nut angebracht ist, die mit einer Va
kuumleitung in Verbindung steht; weiterhin ist eine zusätzli
che Nut angeordnet, die mit der ersten Nut in Verbindung
steht. Auf diese Weise wird vermieden, daß beim Evakuieren
Falschluft von außen in die Form gelangt.
Die DE-OS 24 42 294 betrifft ein Verfahren zum Gießen von Me
tallen unter Ausschluß von sich bildenden Gasblasen unter der
Oberfläche des gegossenen Stücks. Zur Vermeidung dieser Bla
senbildung wird vorgeschlagen, im Innenraum der Gießform einen
Unterdruck zu erzeugen, wobei das im Innern enthaltene Gas
durch die poröse Gießform nach außen zum angelegten Vakuum
diffundiert. Auf diese Weise werden Gasblasen an Gußstücken -,
also fehlerhafte Gußstücke - vermieden.
Ein Verfahren zum Gießen von Gußstücken, die ein möglichst ge
naues Abbild auch von kompliziert geformten, fein ausgebilde
ten, oberflächenglatten Modellen geben und das sich auf einfa
che Weise und kostengünstig durchführen läßt - also ein einfa
ches, kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Präzi
sionsgußstücken - steht nicht zur Verfügung. Der Erfindung
liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren
bereitzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wurde nun gefunden, daß bei einem
Wachsausschmelz-Gießverfahren die Negativformen zur Her
stellung der Wachsmodelle aus einem fließfähigen Siliconkaut
schuk, der sich zu einem Siliconelastomer verfestigen läßt,
herzustellen sind, die Siliconelastomer-Negativformhälften
vor dem Einspritzen einer Positiv-Formmasse, insbesondere Mo
dellspritzwachs, mit heißem, oberflächenaktive Verbindungen
enthaltenden Wasser vorbehandelt werden muß, und daß das
heiße Modellspritzwachs in die Form aus einem Siliconelastomer
nach Anlegen eines Vakuums eingespritzt werden muß.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein
Verfahren zum Gießen von Präzisionsgußstücken aus einem
Metall oder einer Metallegierung mit hoher Feinheit der
reproduzierten räumlichen Formen, wie ein dreidimensio
nales Tennisschlägerschmuckstück aus Gold von 17 mm
Länge und mit einer Bespannung von 0,2 mm Drahtstärke,
mit den Verfahrensschritten
- (a) Umgeben eines Originalmodells mit einem gießbaren und vulkanisierbaren Siliconkautschuk, der unmit telbar nach dem Zusammenmischen der beiden Kompo nenten oder als aktiviertes Gemisch ein fließfähiges Gemisch darstellt, welches unter der Wirkung der zweiten Komponente oder unter Hitzeeinwirkung in einem Zeitraum von einigen Minuten bis einigen Stunden zu einem Vulkanisat mit niedriger Härte, hoher Dehnbarkeit und sehr hohem Ein- und Weiter reißwiderstand vernetzt wird, und anschließendes Verfestigen der Formmasse,
- (b) Entfernen des Originalmodells aus der verfestigten Formmasse nach Aufschneiden derselben zu Form hälften,
- (c) Eintauchen der Formhälften in heißes Wasser, welchem ein oberflächenaktives Mittel zugesetzt worden ist, und nach dem Herausnehmen aus diesem heißen Was serbad Ausblasen mit Preßluft und dann Zusammenfügen der Formhälften zu einer Negativform,
- (d) Einspritzen von heißem Modellspritzwachs als Posi tivformmasse in die gemäß Merkmal (c) vorbereitete, vorher evakuierte Siliconkautschukvulkanisat-Nega tivform,
- (e) Entnehmen des nach dem Erkalten gebildeten Wachs modells als Positivform,
- (f) Herstellen einer feuerfesten Gießform aus einer feu erfesten Einbettungsmasse mittels des Wachsmodells,
- (g) Gießen eines geschmolzenen Metalls in die feuerfeste Gießform,
- (h) Entnehmen des metallischen Gußstücks nach dem Erkal ten unter Zerstörung der Gießform.
Vorteilhafte weitere
Ausgestaltungen des Verfahrens der Erfindung sind in den Un
teransprüchen 2-7 gekennzeichnet. Ein weiterer Gegenstand der Er
findung ist es, als Positiv-Formmasse einen spritzgießbaren
Kunststoff oder eine niedrig-schmelzende Metallegierung einzu
setzen; in diesem Fall ist das in der Siliconelastomer-Nega
tivform gegossene Präzisionsgußstück das gewünschte Produkt,
wie in dem Nebenanspruch 8 mit seinen Unteransprüchen 9 und 10 gekennzeichnet.
Der Kern der Erfindung liegt in der Erkenntnis, daß nach Form
gebung und Oberflächengüte besonders hervorragende Präzisions
gußstücke sich durch Gießen nach dem Wachsausschmelzverfahren
herstellen lassen, wenn zur Herstellung der sogenannten Wachs
form heißes Wachs unter Vakuum in eine aus einem Siliconela
stomer bestehende Negativform des Präzisionsmodellstücks ein
gespritzt wird.
Das Verfahren der Erfindung ermöglicht die Herstellung von
Wachs-, Kunststoff- und Metall-Gußstücken aus Modellstücken,
wobei die Feinheit der reproduzierten räumlichen Formen und
die Güte der Oberflächen eines danach erhaltenen Gußstücks
ganz erheblich gesteigert werden konnte.
Erfindungsgemäß einsetzbare Siliconkautschuke sind solche, die
- i) vor dem Vernetzen (Verfestigen) genügend fließfähig sind, damit sie das abzuformende Modell dicht anliegend zu umgeben vermögen, auch wenn die Formen sehr fein und kompliziert sind,
- ii) sich relativ rasch verfestigen lassen, also in einem Zeitraum von 1/4 Stunde bis einige Stunden und die
- iii) nach dem Verfestigen ein Siliconkautschuk-Elastomer mit niedriger Härte, hoher Dehnbarkeit und sehr hohem Ein- und Weiterreißwiderstand geben.
Gießbare und vulkanisierbare Siliconkautschuke, die die Anfor
derung (i), (ii) und (iii) erfüllen, werden in den Indu
strieländern in großer Zahl und mit breit gefächerter Palette
von Eigenschaften zur Verfügung gestellt. Die verschiedenen
Typen von Siliconkautschuken unterscheiden sich nach Art und
Menge des Siliconpolymers, des Vernetzungsmittels und des Ka
talysators sowie nach der Art der Vernetzungsreaktion. Die
diesbezüglichen Einzelheiten sind jedoch, abgesehen von den
Verarbeitungsvorschriften, gut gehütete Fabrikationsgeheimnis
se des jeweiligen Herstellers.
Die Anforderungen, die ein bestimmtes Gußmodell hinsichtlich
Abformgenauigkeit, Entformbarkeit der Originalform aus den
Negativ-Formhälften und Entnahme des Wachsmodells aus den
Negativ-Formhälften stellen, hängen stark von der Formgebung
des Originalmodells und von den Qualitätsanforderungen an das
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellende Präzi
sionsgußstück ab. Dementsprechend kann aus der breiten Palette
der kommerziell zur Verfügung stehenden, gießbaren Silicon
kautschuke, die sich zu einem Siliconelastomer vernetzen las
sen, ein gut geeignetes Präparat durch einige Versuche leicht
ermittelt werden. Auch lassen sich die Eigenschaften der ge
eigneten Siliconkautschuke dadurch variieren und dem speziel
len Zweck anpassen, indem man zwei unterschiedliche Präparate
vom an sich gleichen Typ miteinander mischt.
Bevorzugte Siliconkautschuke, die gießbar und zu Elastomeren
verfestigbar sind, haben vor dem Vulkanisieren eine (Mi
schungs-)viskosität im Bereich von 17 000 bis 40 000 mPa·s, be
sonders bevorzugt im Bereich von 18 000 bis 30 000 mPa·s, und
nach dem Vulkanisieren hat das erhaltene Vulkanisat eine
Shore-Härte A vorzugsweise im Bereich von 19 bis 50, besonders
bevorzugt im Bereich von 20 bis 40 und ganz besonders bevor
zugt im Bereich von 23 bis 33.
Bevorzugte, erfindungsgemäß einsetzbare Siliconkautschuke sind
additionsvernetzende Zweikomponentensysteme (RTV-2): Sie sind
bei Beginn der Vernetzung ausreichend fließfähig; ihre
Verarbeitungszeit läßt sich zwischen einigen Minuten und eini
gen Stunden einstellen; das erhaltene Vulkanisat hat eine nie
drige Härte, hohe Dehnbarkeit und einen sehr hohen Ein- und
Weiterreißwiderstand. Zum Beispiel hat ein im Sinne der Erfin
dung gut geeigneter Siliconkautschuk dieser Art die in Tabelle
1 angegebenen Eigenschaften.
Eigenschaften einer additionsvernetzenden Siliconkautschuk-Formmasse (RTV - 2) | |
Katalysierte Masse | |
Mischungsverhältnis (Gew.-Teile) A : B|9 : 1 | |
Mischungsviskosität | 18 000 mPa · s |
Topfzeit (23°C, bis 100 000 mPa · s) | 60 min |
Vulkanisat | |
Dichte (DIN 51 757) | |
1,13 g/cm³ | |
Shore-Härte A (DIN 53 505) | 27 ∓ 3 |
Reißfestigkeit (DIN 53 504-S1) | 6.0 N/mm² |
Reißdehnung (DIN 53 504-S1) | 450% |
Weiterreißwiderstand (ASTM-D624B) | 20 N/mm |
Rückprallelastizität (DIN 53 512) | 40% |
Linearer Ausdehnungskoeffizient (20-150°C) | 2,4×10-4 m/m.K |
Andere, ebenfalls bevorzugte Siliconkautschuke mit den vor
stehend angegebenen Eigenschaften sind kondensationsvernet
zende Zweikomponentensysteme (RTV-2).
Ebenfalls bevorzugte Siliconkautschuke mit den vorstehend
angegebenen Eigenschaften (i), (ii) und (iii) sind
Silicon-Heißkautschuke (HTV); es handelt sich hier um Siliconkaut
schuke, die infolge ihres Gehalts an organischen Peroxiden
oder speziellen Katalysatoren unter Hitzeeinwirkung
vulkanisiert werden. Diese Silicon-Heißkautschuke vom Typ HTV
erfordern zwar einen höheren apparativen Aufwand, da sie unter
Druck, z. B. 10-70 bar, und bei erhöhten Temperaturen, z. B
160°C, verarbeitet werden müssen. Dafür weisen die daraus
erhaltenen Siliconelastomer-Negativformen eine höhere Tempera
turbeständigkeit auf, was beim Einspritzen von Kunststoffmas
sen oder Eingießen von flüssigen Metallegierungen in die Sili
conelastomer-Negativformen erwünscht sein kann.
Aktivierter Silicon-Heißkautschuk (HTV) kann auch in Form von
Profilbändern, Strainerschnüren oder Granulat eingesetzt wer
den, denn die zur Verarbeitung genügende Fließfähigkeit wird
hier durch Anwendung von erhöhten Temperaturen und Drücken,
z. B. 50 bar und 160°C, erreicht, und das abzuformende Modell
befindet sich in einem dazu geeigneten Behältnis. Die erfor
derliche Gießbarkeit eines Silicon-Heißkautschuks ist also im
Sinne der Erfindung im allgemeinen erst bei erhöhten Tempera
turen und Drücken gegeben.
Gemäß Merkmal (c) werden die erhaltenen Siliconelastomer-Ne
gativformhälften vorbehandelt, bevor sie zu Negativformen zu
sammengesetzt und gemäß Merkmal (d) eingesetzt werden können.
Die Vorbehandlung besteht darin, daß die Negativformhälften 10
bis 60 Sekunden lang in ein heißes Wasserbad, dem ein oberflä
chenaktives Mittel zugesetzt worden ist, getaucht werden. Als
oberflächenaktive Mittel eignen sich zum Beispiel tensidhalti
ge, als Zusatz zu Wasser geeignete Reinigungskonzentrate. Vor
zugsweise wird als oberflächenaktives Mittel ein übliches Ge
schirrspülmittel eingesetzt; die bevorzugte Menge beträgt zwi
schen 0,5 und 5 Vol.-%, besonders bevorzugt zwischen 1 und 3
Vol.-%, Geschirrspülmittel, bezogen auf Volumenprozent Wasser.
Das Wasserbad wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 60
bis 70°C gehalten. In manchen Fällen werden besonders gute
Ergebnisse erzielt, wenn in dem Wasserbad zusätzlich Ultra
schall verbreitet wird; die Maßnahme, zusätzlich eine Ultra
schallquelle in dem Wasserbad vorzusehen, ist daher bevorzugt.
Nach dem Herausnehmen der Siliconelastomer-Negativformhälften
aus dem heißen tensidhaltigen Wasserbad werden die verbliebe
nen Wasserreste entfernt, z. B. durch kurzes Ausblasen mit
Preßluft. Danach werden die noch warmen Formhälften zur Nega
tivform zusammengefügt und zur Herstellung der Wachsmodelle
oder von Modellen aus anderen Positiv-Formmassen verwendet.
Bevor eine neu hergestellte Siliconelastomer-Negativformhälfte
erstmals zur Herstellung von Wachsmodellen eingesetzt wird,
ist es empfehlenswert, die Negativformhälfte zuvor mit heißem
Modellspritzwachs zu bestreichen oder besser in heißem Modell
spritzwachs bei 120°C zu kochen. Auf diese Weise wird vermie
den, daß bei den ersten Abformungen Fehler bei den Gußstücken
auftreten.
Die erfindungsgemäße Vorbehandlung gemäß Verfahrensschritt (c)
bewirkt, daß bei den in den Siliconelastomer-Negativformen ge
gossenen Wachsmodellen keine Fehler, wie z. B. Hohlräume oder
Wachskontraktionen, auftreten, und daß Präzisionswachsmodelle
somit fehlerfrei und zuverlässig hergestellt werden können.
Bei einfacher geformten, gröberen Modellen und sofern keine so
hohen Qualitätsanforderungen an die Abformpräzision gestellt
werden, kann die Vorbehandlung gemäß dem Verfahrensschritt (c)
entfallen. Es hat sich allerdings herausgestellt, daß zur Her
stellung von Präzisionswachsmodellen die Durchführung des Ver
fahrensschritts (c) unerläßlich ist, da anderenfalls an sehr
feinen Formausgestaltungen das Auftreten von Fehlern unver
meidbar ist; das heißt, bei Präzisionswachsmodellen würde der
Anteil an unbrauchbarem Ausschuß rapide ansteigen, und die
Abformung von besonders fein, dünn und/oder kompliziert ausge
stalteten Details würde überhaupt nicht mehr gelingen.
Wird als Positiv-Formmasse nicht Modellspritzwachs, sondern
ein Kunststoff oder eine niedrig-schmelzende Metallegierung
eingesetzt, so werden nach einer bevorzugten Ausführungsform
die Siliconkautschuk-Formhälften anstelle der Vorbehandlung
gemäß Merkmal (c) oder zusätzlich zur Vorbehandlung gemäß
Merkmal (c) vor dem Zusammenfügen zu Negativformen mit Gra
phit, Acetylen, Ruß oder Siliciumcarbid feinster Körnung ein
gepudert. Durch die zusätzliche Maßnahme wird vermieden, daß
das verfestigte Präzisionsgußstück an der Negativform fest
klebt, was zur Zerstörung des Präzisionsgußstücks beim Aus
formen aus der Negativform führen könnte.
Als Modellspritzwachse zur Herstellung einer Positivform kön
nen alle handelsüblichen Modellspritzwachse eingesetzt werden,
besonders aber diejenigen, die zum Gießen von Schmuckstücken
aus Metall üblicherweise eingesetzt werden. Das Wachs kann
auch eine Modellspritzkunststoffmasse sein. Zur Herstellung
einer Positivform können gemäß der Erfindung als Positiv-Form
massen auch andere gießbare und/oder einspritzbare Materia
lien, die sich durch Vernetzung verfestigen lassen oder die
durch Abkühlen auf Raumtemperatur verfestigt werden, einge
setzt werden, wie zum Beispiel Kunststoffe und niedrig-schmel
zende Metalle. Bevorzugte Kunststoffe sind Polyester, Epoxid
harze und Polyurethane.
Um eine möglichst hohe Abbildungsgenauigkeit und eine hohe Ab
bildungsfeinheit zu erreichen, wird gemäß der Erfindung das
heiße Modellspritzwachs in die vorher evakuierte Siliconela
stomer-Negativform unter Vakuum eingespritzt. Zur Einspritzung
des Wachses dient zum Beispiel ein handelsüblicher Heißwachs
injektor, der an die Einlaßöffnung der Siliconelastomer-Nega
tivform vakuumdicht angesetzt wird.
Die Herstellungsweisen der feuerfesten Gußformen und die dazu
verwendeten Einbettungsmaterialien sind die in der
Gießerei-Industrie üblichen Verfahren und Materialien; sie sind jedem
Fachmann auf diesem Gebiet geläufig.
Die Entnahme des metallischen Präzisionsgußstücks aus der Guß
form erfolgt im allgemeinen dadurch, daß es durch einen Hoch
druckwasserstrahl sauber und schonend aus dem Formzylinder
ausgeschält wird; dabei wird die Gußform zerstört. Darüber
hinausgehende Nachbehandlungsschritte, wie z. B. Polieren oder
galvanisches Glänzen können wie üblich vorgenommen werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Präzisionsgußstücke lassen
sich überall dort einsetzen, wo an die Präzisionsgußstücke be
sonders hohe Qualitätsanforderungen, insbesondere hinsichtlich
Oberflächengüte, Detailfeinheit, Wiedergabe komplizierter For
men und Wiedergabegenauigkeit, gestellt werden und wo es gilt,
die Herstellungskosten herabzusetzen, insbesondere durch Ver
ringerung des Materialverbrauchs, der Nachbehandlungsschritte
und von Ausschußstücken.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Präzisions
gußstücken kann insbesondere zur Herstellung von Schmuckstücken
aus Edelmetallen eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Präzisionsgußstücke können
aber auch als Galvanisierformkerne bei Galvanoplastikverfahren
eingesetzt werden. In diesem Fall ist das Präzisionsgußstück
aus einer niedrig-schmelzenden Metallegierung, z. B. einer
Zink/Aluminium- oder Blei/Zinn/Wismut-Legierung, deren
Schmelzpunkt je nach Legierungszusammensetzung zwischen 100
und 200°C liegt. Nach einer alternativen Ausführungsform kann
als Galvanisierformkern auch ein erfindungsgemäß hergestelltes
Wachsmodell verwendet werden. Dazu wird die Oberfläche des
Wachsmodells durch eine Nachbehandlung elektrisch leitend ge
macht, oder es wird von vornherein ein elektrisch leitfähiges
Modellspritzwachs eingesetzt. Galvanoplastische Verfahren die
nen zur Herstellung von Goldhohlschmuck und von komplizierten
Bauteilen in der Flugzeug-, Raketen- und Satellitentechnik.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Das Originalmodell ist ein Bäumchen mit strahlenförmigen, re
lativ feinen Ästen. Das Bäumchen ist dreidimensional, 15 mm
hoch und aus einer Goldlegierung.
An das Originalmodell wird ein Wachssteg, der später den Guß
kanal bildet, angewachst. Am Ende dieses Wachsstegs wird ein
kegelförmiges Teil aufgesteckt, welches der Form nach einen
trichterförmigen Einlaß zum Einspritzen des Modellwachses aus
spart. Das so vorbereitete Bäumchen wird in einen oben offenen
Behälter aus Polyester oder Acrylglas aufgebaut, wobei das ke
gelförmige Teil eng an einer Seitenwandung anliegt. Sodann
wird eine unter Vakuum angerührte Siliconmasse vorsichtig in
den Behälter gegossen, bis das Originalmodell gut abgedeckt
ist. Die eingesetzte Siliconmasse ist ein handelsübliches
Zweikomponenten-Siliconkautschuk-Gemisch mit einem Gewichts
verhältnis der zu vermischenden Komponenten zueinander von
9 : 1. Die Siliconmasse stellt unmittelbar nach dem Vermischen
der Komponenten eine gießbare, leicht fließfähige Flüssigkeit
dar, die 5 Minuten lang verarbeitbar ist und die nach 30minü
tigem Stehen bei Raumtemperatur ausgehärtet ist; das erhaltene
Siliconelastomer hat eine Shore-Härte A von etwa 27. Dann wird
der gebildete Siliconelastomerkörper aus dem Behälter heraus
gelöst; beginnend vom Gußkanal wird er unter Zick/Zack-Bewe
gung mittels eines skalpellartigen Messers in zwei Hälften
aufgeschnitten, und das Originalmodell wird entnommen.
Die beiden Formhälften werden nun zunächst in heißem flüssigen
Modellspritzwachs bei 120°C gekocht; nach einigen Minuten
wird das Wachs wieder entfernt (diese Vorbehandlung mit heißem
Modellspritzwachs wird nur einmal vor der erstmaligen Benut
zung von neu hergestellten Negativformen durchgeführt). Sodann
werden die beiden Formhälften 10 Sekunden in ein 70°-heißes
Wasserbad, welches 3 Vol.-% eines üblichen Geschirrspülmittels
enthält, getaucht und nach dem Herausnehmen zur Entfernung von
restlichem Wasser mit einem Preßluftstrahl kurz ausgeblasen.
Jetzt werden die beiden Siliconelastomer-Formhälften an den
Schnittflächen vakuumdicht zu einer Negativform zusammenge
fügt.
Jetzt wird die Heißwachseinspritzdüse auf die trichterförmige
Einlaßöffnung in der Negativform dichtend aufgesetzt; nach Be
tätigung eines Fußschalters wird die Luft aus der Negativform
evakuiert, und 90°C heißes Modellspritzwachs wird in das ent
standene Vakuum durch Betätigung des Fußschalters in die ande
re Richtung eingespritzt; der Einspritzdruck beträgt 0,2 bis
0,3 atü. Nach dem Erkalten und Erstarren des Wachses wird die
Negativform geöffnet und das Wachsmodell entnommen. Dieser
Vorgang wird mehrmals wiederholt, um die gewünschte Menge an
Wachsmodellen herzustellen.
Diese Wachsmodelle werden an einem zentralen Wachsstrang zu
einem Wachsbaum zusammengestellt. Der Wachsbaum, der auf einem
Hartgummiteller aufgebaut ist, wird in einer zylinderförmigen
Küvette mit einer feuerfesten Einbettungsmasse durch Eingießen
umgeben. Diese Einbettungsmasse besteht zum Beispiel aus einem
sehr, sehr feinen Alabaster, welcher mit Wasser unter Vakuum
angerührt wird. Nach dem Eingießen der Einbettmasse in die Kü
vette wird das Ganze unter Rütteln auf einem Rütteltisch unter
Vakuum entlüftet. Die Einbettungsmasse ist nach 30-Minuten er
starrt. Danach wird das Wachs durch Ausglühen der Gußform in
einem Glühofen, der von Raumtemperatur um 150°C pro Stunde
bis auf 800°C erhitzt wird, verbrannt.
Die so hergestellte Gußform wird bei einer Temperatur von
750°C in eine zentrifugale Schmelz- und Schleudergußmaschine ein
gebracht. Sodann wird eine flüssige Goldlegierung in die neben
dem Tiegelausguß aufgespannte Gußform zentrifugal eingegossen.
Das Metall läßt man dann in der rotierenden Schleudergußma
schine erstarren. Nach dem Abkühlen der Gußküvette auf etwa
40°C wird diese durch Aufschlagen mit einem Gummihammer zum
Zerspringen gebracht. Dadurch wird das Gußstück freigegeben;
letzte an dem Gußstück haftende Reste der Gußform werden durch
Abkochen in 10%iger Schwefelsäure und anschließende Reinigung
in einem Ultraschallgerät entfernt.
Vom zentralen Gußkanalstück werden die einzelnen Schmuckguß
stücke mit einem Seitenschneider abgeschnitten; Reste des Guß
kanals werden mit einer Trennscheibe abgeschnitten, und die
Schnittstelle wird mit einem Gummirad glatt geschliffen. Das
Schmuckstückteil wird sodann in einem galvanischen Glänzbad
poliert und ist sodann verkaufsfertig.
Das so aus Gold hergestellte Schmuckbäumchen spricht wegen der
Feinheit seiner Äste und seiner grazilen Formgebung ästhetisch
besonders an.
Das Originalmodell ist ein Miniaturtennisschläger von 17 mm
Länge; als Besonderheit sind die Seiten der Bespannung als
Drähte ausgebildet und haben eine Drahtstärke von 0,2 mm.
Dieser Miniaturtennisschläger weist in der Längsrichtung
sieben Drähte und in der Querrichtung acht Drähte auf.
Die Herstellung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben; es wird
auch das in Beispiel 1 beschriebene Zweikomponenten-Silicon
kautschuk-Gemisch eingesetzt. Das Gießen wird mit einer Va
kuumgußanlage ausgeführt.
Der so hergestellte Miniaturtennisschläger aus Gold weist so
wohl die sehr fein ausgestalteten Bespannungsdrähte, als auch
die freien Zwischenräume zwischen den Drähten auf: er ist eine
genaue, präzise Abformung des feinen und komplizierten Origi
nalmodells.
Claims (10)
1. Verfahren zum Gießen von Präzisionsgußstücken aus einem
Metall oder einer Metallegierung mit hoher Feinheit der
reproduzierten räumlichen Formen, wie ein dreidimensio
nales Tennisschlägerschmuckstück aus Gold von 17 mm
Länge und mit einer Bespannung von 0,2 mm Drahtstärke,
mit den Verfahrensschritten
- (a) Umgeben eines Originalmodells mit einem gießbaren und vulkanisierbaren Siliconkautschuk, der unmit telbar nach dem Zusammenmischen der beiden Kompo nenten oder als aktiviertes Gemisch ein fließfähiges Gemisch darstellt, welches unter der Wirkung der zweiten Komponente oder unter Hitzeeinwirkung in einem Zeitraum von einigen Minuten bis einigen Stunden zu einem Vulkanisat mit niedriger Härte, hoher Dehnbarkeit und sehr hohem Ein- und Weiter reißwiderstand vernetzt wird, und anschließendes Verfestigen der Formmasse,
- (b) Entfernen des Originalmodells aus der verfestigten Formmasse nach Aufschneiden derselben zu Form hälften,
- (c) Eintauchen der Formhälften in heißes Wasser, welchem ein oberflächenaktives Mittel zugesetzt worden ist, und nach dem Herausnehmen aus diesem heißen Was serbad Ausblasen mit Preßluft und dann Zusammenfügen der Formhälften zu einer Negativform,
- (d) Einspritzen von heißem Modellspritzwachs als Posi tivformmasse in die gemäß Merkmal (c) vorbereitete, vorher evakuierte Siliconkautschukvulkanisat-Nega tivform,
- (e) Entnehmen des nach dem Erkalten gebildeten Wachs modells als Positivform,
- (f) Herstellen einer feuerfesten Gießform aus einer feu erfesten Einbettungsmasse mittels des Wachsmodells,
- (g) Gießen eines geschmolzenen Metalls in die feuerfeste Gießform,
- (h) Entnehmen des metallischen Gußstücks nach dem Erkal ten unter Zerstörung der Gießform.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Siliconkautschukformmasse gemäß Merkmal (a) ein
Zweikomponentensystem ist, welches durch Additionsver
netzung bei Raumtemperatur vulkanisiert.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Siliconkautschukformmasse gemäß Merkmal (a) ein
Zweikomponentensystem ist, welches durch Kondensations
vernetzung bei Raumtemperatur vulkanisiert.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Siliconkautschukformmasse gemäß Merkmal (a) ein
Silicon-Heißkautschuk ist.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das dem Wasser zugesetzte ober
flächenaktive Mittel gemäß Merkmal (c) ein Geschirr
spülmittel ist.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das heiße Wasser gemäß Merkmal (c)
eine Temperatur zwischen 60 und 70°C hat.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Wasser gemäß Merkmal (c)
zusätzlich Ultraschall verbreitet wird.
8. Verfahren zum Gießen von Präzisionsgußstücken als
Formkerne für die Galvanoplastik, dadurch gekennzeich
net, daß in die Siliconelastomer-Negativform, die gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt und vorbehandelt
worden ist, als Positivformmasse Modellspritzwachs,
Kunststoff oder ein niedrigschmelzendes Metall einge
spritzt wird mit der Maßgabe, daß das Verfahren nach
Entnahme des verfestigten Modells aus der Siliconela
stomer-Negativform beendet ist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Modellspritzwachs elektrisch leitend für galvano
plastische Zwecke ist.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Siliconkautschuk-Negativformhälften an Stelle der
oder zusätzlich zur Vorbehandlung gemäß Verfahrens
schritt (c) vor dem Zusammenfügen der Negativformen mit
Graphit, Acetylenruß oder Siliciumcarbid feinster Kör
nung eingepudert werden.
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1988
- 1988-07-19 DE DE19883824574 patent/DE3824574C2/de not_active Expired - Fee Related
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