DE4432268A1

DE4432268A1 - Producing a tool serving for prodn. of castings by the lost-foam casting process

Info

Publication number: DE4432268A1
Application number: DE19944432268
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Franken
Original assignee: IMHAEUSER G METALLWERKE
Current assignee: IMHAEUSER G METALLWERKE
Priority date: 1994-09-10
Filing date: 1994-09-10
Publication date: 1996-03-14

Abstract

The method for producing a tool (3,4) for the lost foam casting process includes the following: (a) a positive pattern (2) is produced; (b) the pattern (2) is sprayed with a metal with a relatively low melting point to produce a negative pattern (3) in the form of a shell; (c) the shell (3) is embedded into a block of plastics (4) to produce of a moulding tool (3,4); (d) the block with the toll (3,4) and the pattern (2) is possibly divided into two or more sections; (e) the positive pattern is separated from the negative pattern (this step can follow (b)); (f) parts of the moulding tool is installed into a casting machine Alternatively, the positive pattern and metal shell can be first divided into two or more sections which are then embedded into a block of plastics.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines für die Produktion von Schaumstofformlingen im Lost-Foam-Gießverfahren ausgebildeten Werkzeugs.The invention relates to a method for producing a Production of foam moldings using the lost foam casting process trained tool.

Das Lost-Foam-Gießverfahren ermöglicht bspw. eine sehr wirtschaftli che Serienproduktion von hochwertigen Gußteilen aus Metall. Das Gießverfahren beruht auf der Anwendung von verlorenen Modellen aus Polystryrolschaum. Insgesamt kann gesagt werden, daß Gießverfahren mit verlorenen Schaumstoffmodellen dem Stand der Technik zuzurechnen sind. Dies geht aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen, bspw. aus Dubbel, 16. Auflage, Jahrgang 1987, Kapitel S, Seite S 3 bis Seite S 6 hervor. Eine systematische Beschreibung des unter dem Begriff "Vollformgießverfaren bekannt gewordenen Lost-Foam-Gieß verfahrens ist dem Dokument Gießerei 74, 1987, Nr. 1 - 12. Januar, Seite 4 bis 12 aus dem Aufsatz "Seriengußfertigung nach dem Voll formgießverfahren mit Schaumstoffmodellen" zu entnehmen.The lost foam casting process enables, for example, a very economical Series production of high quality metal castings. The Casting process is based on the application of lost models Polystyrene foam. Overall, it can be said that casting process attributed to the state of the art with lost foam models are. This is the result of a large number of publications, e.g. from Dubbel, 16th edition, year 1987, chapter S, page S 3 bis Page S 6. A systematic description of the under the Term "full-mold casting process for lost foam casting procedure is document Gießerei 74, 1987, No. 1 - January 12, Pages 4 to 12 from the article "Series cast production after the full molding process with foam models ".

Bei diesem Gießverfahren verbleibt das Schaumstoff-Modell in der Form und wird von der Hitze des einströmenden Gießmetalls vergast. Zu diesem Zweck wird das Kunststoffmodell im ungeteilten Formkasten eingeformt und ergibt gradfreie Gußteile. Als Modellwerkstoff wird Poystyrol-Schaumstoff verwendet, ein thermoplastischer Kunststoff mit ca. 92% Gewichtsanteilen Kohlenstoff und 8% Gewichtsanteilen Wasserstoff bei Dichtwerten um 20 g/l und darunter. Besondere Vorteile ergeben sich aus der Einbettung von ungebundenem Sand, der nach Ausformen des fertigen Gußstücks kostengünstig aufbereitet und wiederverwendet werden kann.With this casting process, the foam model remains in the Shape and is gasified by the heat of the incoming casting metal. For this purpose, the plastic model is in the undivided molding box molded and results in grade-free castings. As a model material Poystyrene foam is used, a thermoplastic with about 92% by weight of carbon and 8% by weight Hydrogen with density values around 20 g / l and below. Special Advantages arise from the embedding of unbound sand after molding the finished casting inexpensively prepared and can be reused.

Zur Herstellung der Modelle aus dem vorgeschäumten Polystyrol auf speziellen Schäummäschinen werden besondere, sehr genau gearbeitete Schäumwerkzeuge mit 0,5 bis 10 Aushebeschräge verwendet, üblicher weise aus Aluminium mit etwa 8 bis 10 mm Wanddicke. Für Prototypen werden wahlweise auch Schäumformen aus Kunststoff verwendet, die jedoch nur eine relativ geringe Haltbarkeit bis z. B. maximal 500 Abformungen aufweisen und daher für eine Massengußproduktion nicht geeignet sind.To make the models from the pre-expanded polystyrene special foam machines are special, very precisely crafted Foaming tools with 0.5 to 10 draft bevels used, more common wise from aluminum with about 8 to 10 mm wall thickness. For prototypes Foam molds made of plastic are also optionally used however only a relatively short shelf life up to e.g. B. maximum 500 Have impressions and therefore not for mass cast production are suitable.

Ein wesentliches Problem beim Lost-Foam-Gießverfahren sind die hohen Werkzeugkosten zur Serienproduktion von Schaumstoffmodellen. Diese Kosten können insbesondere beim Gießen von sehr hochwertigen und sehr komplizierten Metallstücken eine die Wirtschaftlichkeit des gesamten Gießverfahrens beeinträchtigende Höhe erreichen, weshalb dann das Verfahren nur rentabel gestaltet werden kann, wenn es für eine laufende Serienfertigung mit exorbitant hohen Stückzahlen eingesetzt wird. Andererseits sind die Vorteile des Vollformgießver fahrens mit vergasbarem Schaumstoffmodell, infolge der sich daraus ergebenden gießtechnischen Möglichkeiten sowie die Qualität der damit erzeugten insbesondere gratfreie Gußstücke von so hohem Interesse, daß ein dringendes Bedürfnis besteht, die Kosten für die Herstellung eines für die Produktion von Schaumstofformlingen ausgebildeten Werkzeugs signifikant zu verringern.A major problem with the lost foam casting process are the high ones Tool costs for the serial production of foam models. These Costs can be particularly high when casting and high quality very complicated pieces of metal make the economy of the entire height of the casting process, which is why Then the process can only be made profitable if it is for ongoing series production with exorbitantly high quantities is used. On the other hand, the advantages of the full mold casting driving with gasifiable foam model, as a result of which resulting casting possibilities as well as the quality of the thus, in particular, produced burr-free castings of such a high level Interest that there is an urgent need, the cost of Production of one for the production of foam moldings trained tool significantly.

Der Erfindung liegt, ausgehend vom Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines für die Produktion von Schaumstofformlingen im Lost-Foam-Gießverfahren ausgebildeten Werkzeugs anzugeben, durch welches die Herstellungskosten drastisch gesenkt werden, um zu erreichen, daß eine Seriengußfertigung nach dem Vollformgießverfahren mit Schaumstoffmodellen auch bei kleineren Stückzahlen und damit insbesondere für Gießereien mit mittlerem Stückzahl-Ausbringen und vorrangig für Kupfer- und Aluminiumguß wirtschaftlich tragbar und gewinnversprechend wird. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung durch die im Kenn zeichnungsteil angegebenen Arbeitsschritte.The invention is based on the prior art, the task based on a method of making one for production of foam moldings in the lost foam casting process Specify tool through which the manufacturing cost drastically to be lowered to achieve a series cast production after the full mold casting process with foam models even for smaller ones Quantity and thus especially for foundries with medium Quantity production and primarily for copper and aluminum casting becomes economically viable and promising. The solution of given task succeeds in a procedure in the preamble of claim 1 type with the invention by the in the Kenn Work steps specified in the drawing.

Dabei beginnt das Verfahren zur Herstellung des Werkzeugs zunächst mit der Herstellung eines die Form-Elemente des vorgesehenen Guß teils aufweisenden Positiv-Modells. Es ist ersichtlich, daß die Herstellung eines Positiv-Modells in vielen Fällen erfolgt, wobei erheblich weniger Arbeitsaufwand benötigt wird, als umgekehrt bei der Anfertigung eines Negativ-Modell. Bevorzugt ist dies der Fall, wenn das Positiv-Modell aus einem leicht formbaren und mit Flüssig metall umspritzbaren Material hergestellt wird, bspw. aus Holz, Gips, Leichtbeton, Keramik, Kunststoff, Kunstharz oder Blei.The process for manufacturing the tool begins first with the manufacture of the mold elements of the intended cast partly positive model. It can be seen that the Making a positive model is done in many cases, whereby significantly less work is required than vice versa making a negative model. This is preferably the case if the positive model is made of an easily mouldable and liquid metal extrudable material is produced, for example from wood, Plaster, lightweight concrete, ceramic, plastic, synthetic resin or lead.

Nach der Erfindung erfolgt nun die Herstellung des eigentlichen Negativ-Modelle durch Umspritzen der Formelemente des Positiv- Modells mit einem vergleichsweise niedrigschmelzenden Metall unter Ausbildung einer die Formelemente des Modells als Negativ-Modell aufweisenden Metallschale. Durch dieses Umspritzen des Positiv- Modells wird mit drastisch verringertem Arbeitseinsatz und damit verringerten Kosten bereits ein genaues Negativ-Modell erhalten.According to the invention, the actual production takes place Negative models by overmolding the form elements of the positive Model with a comparatively low-melting metal underneath Development of the form elements of the model as a negative model having metal shell. By encapsulating the positive Model is used with drastically reduced labor and thus reduced costs already get an accurate negative model.

Nunmehr werden in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Arbeits verfahrens der Kunststoffblock mit Metallschale (Negativ-Modell) und Positiv-Modell gegebenenfalls in wenigstens jeweils zwei Teil stücke zerteilt und deren Teile voneinander getrennt, nachdem zuvor die Metallschale auf dem Positiv-Modell mit Kunstharz, bspw. umhüllt wurde unter Ausbildung eines bzw. von Teilen eines zwei- oder mehr teiligen Formwerkzeug; und schließlich erfolgt der Einbau der Teile des Formwerkzeugs in eine Maschine zur Produktion von Schaumstoff formlingen. Eine andere erfindungsgemäße Lösung beinhaltet Anspruch 2.Now, in a further advantageous embodiment of the work procedure of the plastic block with metal shell (negative model) and positive model, if necessary, in at least two parts each pieces divided and their parts separated from each other after previously the metal shell on the positive model is covered with synthetic resin, for example was forming one or parts of a two or more part molding tool; and finally the parts are installed of the molding tool in a machine for the production of foam moldings. Another solution according to the invention includes claim 2nd

Eine erfindungswesentliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß das Umspritzen des Positiv-Modells im Plasma-Spritzverfahren durchgeführt wird. Es handelt sich bei diesem um ein bekanntermaßen ausgereiftes und Wirtschaftliches Flüssigmetall-Spritzverfahren. Durch dieses ergibt sich mit Vorteil beim Umspritzen des Positiv- Modells ein dichtes, homogenes Gefüge der Metallschale als Voraus setzung für eine daraus herstellbare Negativform zur Herstellung einwandfreier Formstoffmodelle.An embodiment of the method essential to the invention provides that the encapsulation of the positive model in the plasma spraying process is carried out. This is known to be sophisticated and economical liquid metal spraying process. This advantageously results in the encapsulation of the positive Model a dense, homogeneous structure of the metal shell as advance setting for a negative mold that can be produced from it for production impeccable molding material models.

Weiter sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß zur Her stellung der das Negativ-Modell ausbildenden Metallschale Zink oder Zinn bzw. eine Legierung Zink/Zinn und wahlweise weiterer Legie rungskomponenten, bevorzugt Wismut, Kupfer oder Aluminium, verwendet wird.Furthermore, an embodiment of the invention provides that Her position of the metal shell forming the negative model zinc or Tin or an alloy of zinc / tin and optionally another alloy tion components, preferably bismuth, copper or aluminum, are used becomes.

Eine weitere erfindungswesentliche Maßnahme ist dadurch gekenn zeichnet, daß das Positiv-Modell an den mit Spritzmetall zu umhül lenden Flächen mit einem Trennmedium dehäsiv ausgerüstet wird. Dadurch wird einerseits die Negativ-Oberfläche der aufgespritzten Metallschale absolut glatt, und andererseits lassen sich Metall schale und Positiv-Modelle nach erfolgtem Umspritzen leichter voneinander trennen.A further measure essential to the invention is thereby characterized records that the positive model to be coated with spray metal lenticular surfaces with a release medium. On the one hand, this causes the negative surface to be sprayed on Metal shell absolutely smooth, and on the other hand, metal can be shell and positive models lighter after injection molding separate from each other.

Um dies zu erreichen, kann das Positiv-Modell mit Silikonfluid, Ruß, Graphit, reaktivem Silicium-Dioxid, Molybdän-Dioxid oder einem anderen geeigneten Medium an der Oberfläche imprägniert und/oder beschichtet werden.To achieve this, the positive model with silicone fluid, soot, Graphite, reactive silicon dioxide, molybdenum dioxide or one other suitable medium impregnated on the surface and / or be coated.

Und schließlich ist vorgesehen, daß der Eingußkanal des Formwerk zeugs bereits am Positiv-Modell angeordnet und mit vom Metall umspritzt, oder nachträglich beim Zusammenbau der kompletten Nega tiv-Form an dieser ausgebildet wird.And finally it is provided that the sprue of the molding already arranged on the positive model and with the metal overmoulded, or subsequently when assembling the complete Nega tiv shape is formed on this.

Vielfach werden aber auch für einen Vielfach-Guß mehrere Schaum stoffmodelle in Form einer Traube zusammengeklebt, wobei diese dann einen gemeinsamen zentralen Eingußkanal erhält. Häufig werden auch geteilte Schaumstoffmodelle durch Zusammenkleben zu kompletten Modellen zusammengebaut, wobei auf Wahl und Aufbringen des Klebers größte Sorgfalt zu verwenden ist. Weiter muß bei der Lagerung der Modelle im Anschluß an die Modellfertigung die zunächst fortschrei tende Schwindung beachtet werden.In many cases, however, multiple foams are also used for a multiple cast fabric models glued together in the form of a grape, this then receives a common central sprue. Also become common split foam models by gluing them together to complete Models assembled, depending on the choice and application of the adhesive great care must be taken. Next must be in the storage of Models following the model production which initially progress shrinkage.

Sehr großen Einfluß auf fehlerfreien Guß mit Schaumstoffmodellen hat auch die besondere Qualität der sog. Schlichte, die vor dem Einbetten in Formsand üblicherweise durch Tauchen des Schaumstoff modelles auf dessen Oberfläche aufgebracht wird, weil diese eine im Gußvorgang besonders wichtige Glätte, Oberflächenqualität, Gasdurchlässigkeit und Festigkeit verleiht.Very large influence on flawless casting with foam models also has the special quality of the so-called size, which before the Embedding in molding sand usually by dipping the foam model is applied to its surface because this one particularly important smoothness, surface quality in the casting process, Gives gas permeability and strength.

Insgesamt ermöglicht das Verfahren nach der Erfindung eine kosten günstige und deshalb wirtschaftlich interessante Herstellung von für die Produktion von Schaumstofformlingen im Lost-Foam-Gießver fahren ausgebildeten Werkzeugen mit hoher Qualität, wobei nicht nur eine drastische Kostensenkung erreicht wird, sondern auch die Zeit zur Herstellung eines entsprechenden Werkzeugs drastisch gekürzt wird, was insbesondere bei der Durchführung von wichtigen Guß- Aufträgen der Industrie vielfach eine wichtige Rolle spielt.Overall, the method according to the invention enables a cost inexpensive and therefore economically interesting production of for the production of foam moldings in the lost foam casting process drive trained tools with high quality, not only a drastic cost reduction is achieved but also the time drastically shortened to produce a corresponding tool what is particularly important when performing important casting Industrial orders often play an important role.

Insgesamt stellt somit die Erfindung eine optimale Lösung der eingangs gestellten Aufgabe dar. Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einer schematisierten Zeichnung näher erläutert:Overall, the invention thus represents an optimal solution to the is the task set out. The inventive method is explained in more detail using a schematic drawing:

Auf einer konventionellen Modellplatte 1 befindet sich das Positiv- Modell 2 eines zu fertigenden Gußteils. Nach Aufbringung einer Trennmittelschicht auf das Modell und die Modellplatte wird mittels eines Plasmaspritzgerätes eine Metallschicht 3 in geeigneter Dicke auf das Modell aufgetragen.The positive model 2 of a cast part to be produced is located on a conventional model plate 1 . After a release agent layer has been applied to the model and the model plate, a metal layer 3 of suitable thickness is applied to the model by means of a plasma spraying device.

Nachdem ein auf der Modellplatte 1 angeordneter das Modell seitlich in gewünschter Abmessung zu der Schaumstoff-Formling-Produktions maschine angepaßter, umschließender Kasten 5 mit z. B. Kunstharz 4 befüllt und dieser ausgehärtet wurde, kann das Modell 2 vom Schaumstoff-Formling-Werkzeug 3, 4 getrennt werden. Der mit Hilfe des gewonnenen Werkzeuges 3, 4 produzierte Schaumstoff-Formling kann für das Lost-Foam-Verfahren eingesetzt werden.After an arranged on the model plate 1 , the model laterally in the desired dimension to the foam molding production machine adapted, enclosing box 5 with z. B. filled synthetic resin 4 and this has been cured, the model 2 can be separated from the foam molding tool 3 , 4 . The foam molding produced using the tool 3 , 4 obtained can be used for the lost foam process.

Claims

1. A method for producing a tool ( 3 , 4 ) designed for the production of foam moldings using the lost foam casting method, characterized by the steps:

a) production of a positive model ( 2 ) having the molded elements of an intended casting;
b) encapsulation of the molded elements of the positive model ( 2 ) with a comparatively low-melting metal, forming a metal shell ( 3 ) having the molded elements of the model as a negative model;
c) embedding the metal shell ( 3 ) from the negative model in a block of plastic ( 4 ) to form one or parts of a two-part or multi-part mold ( 3 , 4 );
d) If necessary, dividing the plastic block with metal shell ( 3 , 4 ) and positive model ( 2 ) into at least two sections each.
e) separating the parts of the positive model and negative model; occasionally this step can follow step b).
f) installing the parts of the mold ( 3 , 4 ) in a machine for the production of foam moldings.

2. Process for the production of a tool designed for the production of foam moldings using the lost foam casting process, characterized by the steps:

a) production of a positive model having the shaped elements of a cast part provided;
b) encapsulation of the molded elements of the positive model with a comparatively low-melting metal, forming a metal shell having the molded elements of the model as a negative model;
c) If necessary, dividing the metal shell and model into at least two sections each.
d) embedding each part of the negative model in a block made of plastic to form one or parts of a two-part or multi-part mold;
e) separating the parts of the positive model and negative model; occasionally this step can follow step c).
f) Installation of the parts of the mold in a machine for the production of foam moldings.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the positive model ( 2 ) is made of wood.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the positive model ( 2 ) made of plaster, lightweight concrete, ceramic or other easily formable and with liquid metal ( 3 ) extrusion-resistant materials.

5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the extrusion coating of the positive model ( 2 ) is carried out in plasma spraying.

6. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that for the production of the negative model forming metal shell ( 3 ) zinc or tin or an alloy of zinc / tin and occasionally further alloy components, preferably bismuth, copper or Aluminum.

7. The method according to one or more of claims I to 6, characterized in that the positive model ( 2 ) on the surfaces to be encased with spray metal ( 3 ) is equipped with a release medium.

8. The method according to claim 7, characterized in that the positive model ( 2 ) with silicone fluid, carbon black, graphite, reactive silicon dioxide, molybdenum dioxide or another suitable medium is impregnated and / or be coated.

9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the sprue of the mold is already arranged on the positive model ( 2 ) and overmolded with metal ( 3 ), or afterwards when assembling the complete negative mold this is trained.