DE4019818A1 - Precision casting of esp. false teeth - using zirconium or aluminium oxide and silicon di:oxide with ammonium prim. phosphate and magnesium oxide as binder - Google Patents
Precision casting of esp. false teeth - using zirconium or aluminium oxide and silicon di:oxide with ammonium prim. phosphate and magnesium oxide as binderInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gußform-Material, das bei Gießvorgängen eingesetzt wird, und insbesondere bezieht sie sich auf ein Investmentmaterial zur Bildung von Formen zur Herstellung von Präzisionsgußstücken, wie Zahngußstücken.The invention relates to a mold material that at Casting is used, and in particular it relates on an investment material for forming molds for manufacturing of precision castings, such as tooth castings.
Beim Gießen von Zahngußstücken ist es beispielsweise allgemeine Praxis, reines Titan oder Titanlegierungen als Gießmaterialien einzusetzen. Als Gußform-Material wurde in diesem Fall als erstes vorgeschlagen, phosphatgebundene Investmentmaterialien einzuset zen, die Siliciumoxid als Bestandteile haben, das ein Gemisch aus Glas (SiO2) und Cristobalit (SiO2), Phosphaten und Magnesiumoxid (MgO) ist. Als zweites wurde vorgeschlagen, Materialien einzuset zen, deren Hauptbestandteile Oxide sind, die bei hohen Temperatu ren stabil sind, wie Calciumoxid (CaO) und Magnesiumoxid (MgO).When casting tooth castings, for example, it is common practice to use pure titanium or titanium alloys as casting materials. As a casting mold material, it was first proposed in this case to use phosphate-bonded investment materials which have silicon oxide as components, which is a mixture of glass (SiO 2 ) and cristobalite (SiO 2 ), phosphates and magnesium oxide (MgO). Secondly, it has been proposed to use materials whose main constituents are oxides, which are stable at high temperatures, such as calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO).
Wenn jedoch bei dem Siliciumoxid für die ersten Gußform-Materia lien Titan als Gießmaterial eingesetzt wird, ist die Neigung vorhanden, daß die Gußform durch das schmelzflüssige Titan benetzt wird und mit diesem reagiert. Wenn daher diese ersten Gußform-Materialien zum Gießen unter Verwendung von Titan als Gießmaterial zur Anwendung kommen, ergibt sich eine Schwierig keit, die darin zu sehen ist, daß die erhaltenen Gußstücke häufig Gußoberflächenfehler und durch Gas bewirkte Fehler haben.However, when using the silicon oxide for the first mold materials lien titanium is used as the casting material is the inclination present that the mold through the molten titanium is wetted and reacts with it. So if this first Mold materials for casting using titanium as Casting materials are used, there is a difficulty speed, which can be seen in the fact that the castings obtained are frequent Have casting surface defects and defects caused by gas.
Wenn ferner die zweiten Gußform-Materialien anstelle der ersten Gußform-Materialien zur Anwendung kommen, treten diese Nachteile weniger häufig auf; da jedoch das Schwinden bzw. Schrumpfen der Gußform während der Erwärmung und des Brennens groß ist, ergibt sich eine Schwierigkeit, die dazu führt, daß das Gußstück entsprechend kleinere Abmessungen als gefordert hat. Ferner besitzen die Gußform-Materialien dieser Art die Neigung, daß Feuchtigkeit absorbiert wird, und wenn sie im befeuchteten Zustand eingesetzt werden, führt dies dazu, daß die Gußstücke Gußoberflächenfehler und durch Gas bewirkte Fehler haben. Daher ist es notwendig, daß man darauf achtet, daß die Gußformen die Feuchtigkeit nicht absorbieren. Es ist jedoch sehr schwierig dies zu erreichen. Somit bringen diese Gußform-Materialien Schwierigkeiten im Hinblick auf die zuverlässige Durchführung eines Gießvorganges mit sich.Furthermore, if the second mold materials instead of the first Mold materials are used, these disadvantages occur less often; however, since the shrinking or shrinking of the Mold while heating and firing is large results a difficulty that leads to the casting correspondingly smaller dimensions than required. Further the mold materials of this type have the tendency that Moisture is absorbed, and when in the humidified Condition used, this leads to the castings Have casting surface defects and defects caused by gas. Therefore it is necessary to make sure that the molds Do not absorb moisture. However, it is very difficult to achieve this. Thus, these mold materials bring Difficulties with reliable implementation a casting process with itself.
Die Erfindung zielt darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten, einGußform-Material bereitzustel len, bei welchem Gußoberflächenfehler und durch Gas bewirkte Fehler so gering wie möglich gemacht werden, die Maßhaltigkeit der Gußstücke verbessert wird und sich der Gießvorgang auf günstigere Weise durchführen läßt.The invention aims to overcome the previously difficulties described to provide a mold material len, at which casting surface defects and caused by gas Errors made as small as possible, the dimensional accuracy the castings are improved and the pouring process begins can be carried out more cheaply.
Nach der Erfindung wird ein Gußform-Material bereitgestellt, das Ammoniumprimärphosphat und Magnesiumoxid als Hauptbestandteil eines Bindemittels enthält, wobei sich das Gußform-Material dadurch auszeichnet, daß es 10 bis 50 Gew.-% wenigstens entweder Zirkon oder Aluminiumoxid und 70 bis 30 Gew.-% Siliciumoxid enthält.According to the invention, a mold material is provided which Primary ammonium phosphate and magnesium oxide contains a binder, wherein the mold material characterized in that it is 10 to 50 wt .-% at least either Zircon or alumina and 70 to 30 wt .-% silicon oxide contains.
Wenn das Gießen unter Verwendung dieses Gußform-Materials vorgenommen wird, erhält man ein Gußstück, das hinsichtlich der äußeren Erscheinungsform und der Genauigkeit bzw. Maßhaltigkeit zufriedenstellend ist.When casting using this mold material is made, one obtains a casting that with respect to the external appearance and accuracy or dimensional accuracy is satisfactory.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further details, features and advantages of the invention emerge preferred from the description below Embodiment with reference to the drawing.
Die einzige Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine vergrößerte Schnitt ansicht zur Verdeutlichung einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung. The only Fig. 1 of the drawing shows an enlarged sectional view to illustrate a preferred embodiment according to the invention.
Ein Gußform-Material nach der Erfindung wird beispielsweise zur Ausbildung von Zahngußstücken verwendet und enthält Ammoniumpri märphosphat ((NH4)H2PO4) und Magnesiumoxid (MgO) als Hauptbestand teile eines Bindemittels, und enthält auch Siliciumoxid (SiO2) und wenigstens entweder Zirkon (ZrO2 SiO2) oder Aluminiumoxid (Al2O3).A mold material according to the invention is used, for example, to form tooth castings and contains ammonium primary phosphate ((NH 4 ) H 2 PO 4 ) and magnesium oxide (MgO) as the main constituent parts of a binder, and also contains silicon oxide (SiO 2 ) and at least either Zircon (ZrO 2 SiO 2 ) or aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
Zirkon hat die Eigenschaft, daß, wenn es als Gußformmaterial eingesetzt wird, das schmelzflüssige Metall nicht leicht die Oberfläche der Gußform benetzen kann. Zum anderen reagiert Aluminiumoxid nicht leicht mit schmelzflüssigem Titan. Somit dienen Zirkon und Aluminiumoxid zur Reaktionsverzögerung von schmelzflüssigem Titan und der Gußform.Zircon has the property that when used as a mold material is used, the molten metal does not easily die Can wet the surface of the mold. On the other hand reacts Alumina not easy with molten titanium. Consequently zirconium and aluminum oxide serve to delay the reaction of molten titanium and the mold.
Wenn daher ein Gußform-Material eingesetzt wird, das wenigstens entweder Zirkon oder Aluminiumoxid enthält, kann man ein Gußstück erhalten, das eine saubere Gußoberfläche frei von Fehlern bzw. Mängeln hat.Therefore, if a mold material is used that at least contains either zircon or alumina, one can cast one receive a clean casting surface free of defects or Has defects.
Jedoch sollte die Menge wenigstens von Zirkon oder Aluminiumoxid in geeigneter Weise auf 10 bis 50 Gew.-% eingestellt sein. Wenn nämlich die Menge von wenigstens entweder Zirkon oder Aluminium oxid kleiner als 10 Gew.-% ist, nimmt die Wirkung hinsichtlich der Verbesserung der Gußoberfläche und die Herabsetzung der durch Gas bewirkten Fehler ab, so daß sich leicht Gußfehler bilden können. Wenn die Menge entweder von Zirkon oder Aluminiumoxid 50 Gew.-% überschreitet, schrumpft bzw. schwindet die Gußform während des Erwärmens und Brennens stark, so daß das erhaltene Gußstück kleinere Abmessungen als erforderlich hat. Ferner wird die Festigkeit der Gußform infolge des Warmschrumpfens extrem hoch, so daß es schwierig wird, das Gußstück aus der Form zu nehmen.However, the amount should be at least zirconium or alumina suitably set to 10 to 50% by weight. If namely the amount of at least either zircon or aluminum oxide is less than 10 wt .-%, the effect takes into account the improvement of the casting surface and the reduction of the through Gas caused defects, so that casting defects easily form can. If the amount of either zircon or alumina is 50 Exceeds wt .-%, the mold shrinks or shrinks during heating and firing, so that the obtained Casting has smaller dimensions than required. Furthermore, the strength of the mold due to heat shrinking extremely high, making it difficult to get the casting out of the mold to take.
Wenn zusätzlich die Menge von wenigstens entweder Zirkon oder Aluminiumoxid auf 20 bis 30 Gew.-% eingestellt wird, wird diese Wirkung noch beachtlicher. If in addition the amount of at least either zircon or Alumina is set to 20 to 30 wt .-%, this will Effect even more remarkable.
Die geeignete Menge von Siliciumoxid, das als feuerbeständiges Material bei dem Gußform-Material dient, beläuft sich auf 70 bis 30 Gew.-%. Wenn die Menge an Siliciumoxid 70 Gew.-% überschrei tet, nimmt die Menge an wenigstens entweder Zirkon oder Alumi niumoxid entsprechend ab, und daher können diese ihre Funktionen und Wirkungen nicht mehr in der gewünschten Weise erfüllen. Wenn die Menge kleiner als 30 Gew.-% ist, schrumpft die Gußform während des Erwärmens und des Brennens stark. Zusätzlich ist Siliciumoxid ein Gemisch aus Quarz und Cristobalit.The appropriate amount of silicon oxide that is considered fire-resistant Material in which mold material is used amounts to 70 to 30% by weight. If the amount of silicon oxide exceeds 70% by weight tet, the amount of at least either zircon or alumi increases nium oxide accordingly, and therefore these can function and no longer fulfill effects in the desired manner. If if the amount is less than 30% by weight, the mold shrinks strong during heating and burning. In addition is Silicon oxide is a mixture of quartz and cristobalite.
Da andererseits Zirkon und Aluminiumoxid ähnlich Siliciumoxid nicht hygroskopisch sind, ist die Verwendbarkeit der Gußform- Materialien, die diese enthalten, günstiger als bei solchen Gußform-Materialien, die Calciumoxid und Magnesiumoxid enthalten.On the other hand, zirconium and aluminum oxide are similar to silicon oxide are not hygroscopic, the usability of the mold is Materials containing them are cheaper than those Mold materials that contain calcium oxide and magnesium oxide.
In geeigneter Weise beläuft sich der mittlere Teilchendurchmesser wenigstens entweder von Zirkon oder Aluminiumoxid bei dem Gußform-Material auf 1 bis 15 µm, und der mittlere Teilchendurch messer von Siliciumoxid beläuft sich auf 10 bis 300 µm. In bevorzugter Weise beträgt das mittlere Teilchendurchmesserver hältnis 1 : 10-30. Wenn, wie in Fig. 1 gezeigt ist, ein Gußform- Modell Teilchen enthält, die derartige Durchmesser haben, nimmt die Wahrscheinlichkeit sehr stark ab, daß Siliciumoxid 2 in Berührung mit dem schmelzflüssigen Titan 1 kommt. Hierdurch sind die Funktionen und Wirkungsweisen wenigstens entweder von Zirkon oder Aluminiumoxid 3 in beträchtlicher Weise verbessert.Suitably, the average particle diameter of at least either zircon or alumina in the mold material is 1 to 15 microns, and the average particle diameter of silicon oxide is 10 to 300 microns. The average particle diameter ratio is preferably 1: 10-30. As shown in FIG. 1, if a mold model contains particles having such diameters, the likelihood that silicon oxide 2 comes into contact with the molten titanium 1 decreases very greatly. As a result, the functions and modes of action of at least either zirconium or aluminum oxide 3 are considerably improved.
Zum Gießen wird dem Gußformmaterial Wasser oder kolloidales Siliciumoxid zugegeben, und das Gemisch wird derart geknetet, daß man keine Blasen erhält. Das Gemisch wird in einen Ring gegossen, der einen darin eingesetzten Wachseinsatz hat. Dann härtet das Gußform-Material in etwa 10 min aus. Während des Aushärtens expandiert das Gußform-Material geringfügig in Abhängigkeit von der Zeit. Wenn jedoch die Expansionsgröße unzureichend ist, kann die Gußform während des Aushärtens in Wasser getaucht werden, so daß sie Wasser absorbiert und sich expandiert. For casting, the mold material is water or colloidal Silicon oxide added, and the mixture is kneaded such that you don't get bubbles. The mixture is poured into a ring who has a wax insert in it. Then that hardens Mold material in about 10 min. During curing the mold material expands slightly depending on currently. However, if the expansion size is insufficient, can the mold is dipped in water during curing, so that it absorbs water and expands.
Sie wird dann aus dem Ring entnommen und in einem Elektroofen bei etwa 1100°C etwa 30 min lang erwärmt, um das Wachs auszubrennen und das Gußform-Material zu brennen. Dann wird sie auf eine Temperatur in einem Bereich von üblicherweise bis zu 100°C abgekühlt, und die Herstellung der Form ist beendet. Während des Brennens schrumpft bzw. schwindet das Gußform-Material geringfü gig woraus sich ergibt, daß die Gußform sich so erweitert, daß ihre Abmessungen größer als das Wachsmuster um etwa 0-0,5% wird.It is then removed from the ring and placed in an electric furnace heated at about 1100 ° C for about 30 minutes to burn out the wax and burn the mold material. Then she turns on one Temperature in a range of usually up to 100 ° C cooled, and the production of the mold is finished. During the Burning shrinks or shrinks the mold material slightly gig from which it follows that the mold widens so that their dimensions larger than the wax pattern by about 0-0.5% becomes.
Dann wird das schmelzflüssige, reine Titan oder die Titanlegie rung in die Gußform gegossen. Das schmelzflüssige Metall verfestigt sich und kühlt sich bei einer geringfügigen Schrump fung ab, um so ein Gußstück zu bilden. Anschließend wird das Gußstück aus der Gußform entnommen, und es werden Behandlungen, wie Sandstrahlen und Schleifen, vorgenommen. Daraufhin erhält man ein Präzisionsgußstück, das die gleiche Form und die gleiche Größe wie das Wachsmuster bzw. Wachsmodell hat.Then the molten, pure titanium or the titanium alloy poured into the mold. The molten metal solidifies and cools with a slight shrinkage to form a casting. Then that will Casting is removed from the mold and treatments, like sandblasting and grinding. Then you get a precision casting that is the same shape and the same Size as the wax pattern or wax model has.
Versuche unter Einsatz von Titan als ein Gußmaterial sind nachstehend aufgeführt. Bei diesen Versuchen wurden 14 Gußform- Materialien mit unterschiedlichen Mengenanteilen der Bestandteile zubereitet, und es wurde reines Titan unter Einsatz derselben vergossen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 (1/2), (2/2) gezeigt. Attempts are made using titanium as a casting material listed below. In these experiments, 14 mold Materials with different proportions of the components prepared, and it became pure titanium using the same shed. The results are in Table 1 (1/2), (2/2) shown.
Bei den vorstehend angegebenen Versuchsergebnissen bedeutet "Phosphat" Ammoniumprimärphosphat und "Entnehmen aus der Form" einen Vorgang zum Entnehmen eines Gußstückes aus einer Gußform. Die Bezeichnung ○ bedeutet gut, die Bezeichnung ∆ bedeutet ziemlich gut, und die Bezeichnung "-" bedeutet schlecht.In the test results given above means "Phosphate" primary ammonium phosphate and "removal from the mold" a process of removing a casting from a mold. The designation ○ means good, the designation ∆ means pretty good, and the term "-" means bad.
Wie sich aus den vorstehenden Versuchsergebnissen ergibt, erhält man das beste Ergebnis dann, wenn sich der Zirkon- oder Alumi niumoxidgehalt auf 20 bis 30 Gew.-% beläuft, und wenn der Siliciumoxidgehalt 60 bis 50 Gew.-% beträgt.As can be seen from the above test results you get the best result if the zircon or alumi nium oxide content is 20 to 30 wt .-%, and if the Silicon oxide content is 60 to 50 wt .-%.
Zusätzlich können Zirkon und Aluminiumoxid gleichzeitig einge setzt werden.In addition, zircon and aluminum oxide can be used simultaneously be set.
Das Gießmetall ist nicht auf solches, basierend auf Titan, beschränkt, sondern es können auch Co-Cr-Legierungen, Ni-Cr- Legierungen, Goldlegierungen, Silberlegierungen und dgl. zur Anwendung kommen.The casting metal is not based on such, based on titanium, limited, but also Co-Cr alloys, Ni-Cr- Alloys, gold alloys, silver alloys and the like Application come.
Wenn ein Gußform-Material nach der Erfindung zur Anwendung kommt, lassen sich Gußoberflächenfehler durch gasbewirkte Mängel bzw. Fehler weitgehend verringern, und man erhält Gußerzeugnisse mit verbesserter Maßgenauigkeit bzw. Maßhaltigkeit. Auch läßt sich der Gießvorgang bei einem solchen Gußform-Material in günstigerer Weise ausführen. Insbesondere ist noch zu erwähnen, daß das Gußform-Material erstmalig ein äußerst zuverlässiges Herstellen von Titangußstücken gestattet. Da darüber hinaus Zirkon und Aluminiumoxid zu geringen Kosten im Handel erhältlich sind, stellt es einen großen Vorteil bei dem Gußform-Material nach der Erfindung dar, daß man es mit geringen Kosten verbunden bereit stellen kann.If a mold material according to the invention is used, can casting surface defects be caused by gas-induced defects or Reduce errors as much as possible and you get castings improved dimensional accuracy or dimensional accuracy. Also can be the casting process with such a mold material is cheaper Run way. In particular, it should also be mentioned that the Mold material for the first time an extremely reliable manufacturing of titanium castings allowed. Since zircon and Alumina are commercially available at low cost it provides a great advantage in the mold material after the Invention represents that it is ready at a low cost can put.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8130 | Withdrawal |