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Masse zum Herstellen von Gußformen Bei der Herstellung von Gußstücken,
die unter Vermeidung einer maßgerechten Nachbearbeitung eine vorbestimmte Größe
aufweisen sollen, für welche aber keine um das Schwindmaß vergrößerte Modelle zur-
Verfügung stehen bzw. angefertigt werden können, versucht man, die unvermeidliche
Gußschwindung durch entsprechende Dehnung der Form mehr oder weniger vollkommen
auszugleichen.
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In der zahnärztlichen Prothetik z. B. hat man für die Herstellung
von Gußstücken aus niedrigschmelzendem Metall, insbesondere Gold, mit gutem Erfolg
gipshaltige Einbettmassen verwendet. Gußformen aus solchen Massen erfahren einerseits
durch die Abbindung des Gipses und anderseits durch die Wärmedehnung bei Erhitzung
auf Gießtemperatur eine Vergrößerung, die zum Ausgleich einer linearen Gußschwindung
bis etwa 1,50/, ausreicht. , Für hochschmelzende Metalle, bei denen gipshaltige
Einbettmassen nicht verwendbar sind, wurden verschiedene gipsfreie Einbettmassen
in Vorschlag gebracht. Die Vergrößerung der aus solchen Massen hergestellten Formen
beruht entweder auf einer Abbindedehnung und einer Wärmedehnung oder auf einer Wärmedehnung
unter Ausnutzung der Umwandlungsdehnung des Quarzes beim Übergang aus der a-Form
in Cristobalit bzw. Trydimit. Bisher ist nur mit Einbettmassen der letztgenannten
Art ein vollkommener Ausgleich der Gußschwindung hochschmelzender Metalle, z. B.
Stahl und Legierungen auf Chrom-Nickel oder Chrom-Kobalt-Basis, gelungen.
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Die Wärmedehnung allein genügt nach den bisherigen Erkenntnissen nicht,
um eine Form um das Schwindmaß des Gußstücks zu vergrößern, da dieser Dehnung die
unvermeidliche Trockenschwindung der Form und die vielfach ebenfalls unvermeidliche
Brennschwindung gegenüberstehen. Es muß eine zusätzliche Vergrößerungswirkung hinzukommen;
eine solche ist durch die Abbindedehnung der Masse und die Umwandlüngsdehnung des
Quarzes gegeben.
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Die Erfindung beruht auf der neuen Erkenntnis, für die Vergrößerung
der Form die
Erscheinung auszunutzen, daß zahlreiche Stoffe durch
Aufnahme von Gasen oder Dämpfen der Umgebung eine Volumenzunahme erfahren.
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Die Erfindung besteht demgemäß in einer Masse zur Herstellung von
Gußformen vorbestimmter Dehnung, die neben feuerfesten Stoffen und geeigneten Bindemitteln
Stoffe oder Stoffgemische enthält, welche unter Volumenvergrößerung Gase oder Dämpfe
der Umgebung aufnehmen oder sich mit solchen Gasen oder Dämpfen umsetzen. Als solche
Stoffe kommen z_ B. in Frage metallisches Eisen, Kupferpulver, Chrommetall, Nickel,
Silicium, Ferrosilicium, Bäriumoxyd u. a. m., ohne daß hiermit die Reihe der brauchbaren
Stoffe bereits erschöpft aufgeführt sein soll. Diese Stoffe setzen sich mit Sauerstoff
unter Bildung von Oxyden bzw. Super- oder Sequioxyden um, die ein größeres Volumen
einnehmen als der Ausgangsstoff und daher eine Vergrößerung der Form hervorrufen.
Im gleichen Sinne wirkt Wasserdampf; der z. B. von metallischem Eisen unter Bildung
von Wasserstoff und Eisenoxyd zersetzt wird. Dabei kann der Wasserdampf z. B. von
der Umgebungsluft, von den Verbrennungsgasen bei Vorwärmung in Gasöfen oder von
der Einbettmasse selbst geliefert werden. Dadurch wird beispielsweise das Hydratationswasser
der Zemente im Augenblick des Entweichens sofort wieder von der Masse gebunden,
ehe eine Schwindung eintreten kann. An Stelle von Sauerstoff oder Wasserdampf kann
auch die Aufnahme vor. Kohlendioxyd erfolgen; hierfür werden zweckmäßig solche Stoffe
verwendet, welche Kohlendioxyd auch bei hohen Temperaturen nicht wieder abgeben,
z. B. Bariumoxyd; aus welchem durch Aufnahme von Kohlendioxyd Bariumcarbonat entsteht.
Zur leichten Regelbarkeit der Formdehnung empfiehlt es sich, als Zusatzstoff ein
Gemisch von Metallen verschiedener Oxydationstemperatur zu verwenden.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, Formmassen unter Verwendung von
Metallen herzustellen. Hierbei handelt es sich aber um ausschließliche oder nahezu
ausschließliche Verwendung von Metallpulver als Baustoff, und es wird lediglich
eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit der so hergestellten Kokillen, nicht aber
auch eine Volumenvergrößerung der Formen bezweckt. Auch für sog. metallkeramische
Körper ist der Zusatz von Metallen vorgeschlagen worden. Hier soll jedoch der Metallzusatz
keine Volumenvergrößerung bewirken, sondern lediglich eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit,
um das Auftreten von Wärmespannungen zu vermeiden und damit eine schnelle Zerstörung
des Werkstücks durch Temperaturwechsel zu verhüten.
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Im übrigen sind bei der Einbettmasse nach der Erfindung die zugesetzten
geringen Metallmengen praktisch ohne Einfluß auf die Wärmeleitfähigkeit der daraus
hergestellten Formen.
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Der Einfuß von Zusatzstoffen, die durch Aufnahme von bzw. durch Umsetzung
mit Gasen oder Dämpfen eine Vergrößerung der Form bewirken, ergibt sich beispielsweise
aus folgender Übersicht: Eine Masse aus 2o Teilen Zement und 7o Teilen fein gemahlenem
Quarz erfährt bei Erwärmung auf goo° C eine lineare Dehnung von r,r °/o. Wenn dieser
Masse zo bzw. 15 Teile Eisenpulver zugesetzt werden,. so beträgt die lineare
Dehnung bei gleicher Aufwärmung r,g°fo bzw. 2,7°0. Daraus geht zugleich hervor,
daß die. Dehnung durch Veränderung der Zusatzmenge geregelt und demgemäß der Gußschwindung
des jeweiligen Gußmetalls genau angepaßt werden kann.
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Da die erfindungsgemäß zu verwendenden Zusatzstoffe im Vergleich zu
den übrigen Mischungsbestandteilen der Masse teuer sind, wird man zwecks Einsparung
an Zusatzstoffen versuchen, die Trockenschwindung der Form durch geeigneten Korngrößenaufbau
möglichst gering zu halten. Man wird weiterhin solche Bindemittel vorziehen, die
eine geringe Schwindung zeigen. überraschenderweise zeigte sich, daß die "frockenschwindung
bei den sog. Tonerdezementen, die im wesentlichen aus Calciumaluminaten bestehen,
erheblich geringer ist als bei den Portlandzementen, die im wesentlichen aus Calciumsilicaten
bestehen. Bei Verwendung zementartiger Bindemittel wird man daher den ersteren den
Vorzug geben. Sofern solche Zemente zu langsam abbinden, kann die Verfestigung durch@den
Zusatz bekannter Abbindebeschleuniger gefördert werden.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, solche dehnungsvergrößernde
Zusatzstoffe zu wählen, welche gleichzeitig eine Verbesserung der Gußoberfläche
bewirken, z: B. empfiehlt es sich, bei der Herstellung von Gußstücken aus Chrom-Nickel-Legierungen
als Zusatzstoff metallisches Chrom und/oder metallisches Nickel zu verwenden. Dadurch,
daß diese Stoffe sich mit der Einbettmasse schon umsetzen, sofern überhaupt die
Möglichkeit zu einer Umsetzung besteht; bevor der Guß erfolgt, ist dein beim Gießen
in die Form einschießenden Metall jegliche Umsetzmöglichkeit mit der Einbettmasse
genommen, so daß besonders saubere Gußoberflächen entstehen, die keiner Nachbearbeitung
bedürfen: Infolge ihrer besonderen Eigenschaften, wie genaue ,Regelbarkeit ihrer
Ausdehnung und
hohe Feuerfestigkeit, kann die Einbettmasse nach
der Erfindung zum Vergießen niedrig-und hochschmelzender Metalle und Metalllegierungen
verwendet werden. Die Freiheit in der Wahl der Zusatzstoffe nach Art und Menge gestattet
Anpassung an beliebige Gußzwecke. Ferner können nunmehr beliebige feuerfeste Stoffe
als Grundsubstanzen gewählt werden. Insbesondere ist die Verwendung feuerfester
Stoffe ermöglicht, die vielleicht eine nur geringe Wärmedehnung besitzen, sich aber
durch besonders hohe Feuerfestigkeit auszeichnen, wie z. B. Tonerde, Magnesia, Chromoxyd.
Diese Stoffe besitzen sämtlich Schmelzpunkte über zooo° C und liefern deshalb Einbettmassen
bzw. Formen, die ohne weiteres für den Guß höchstschmelzender Metalle, wie Platin,
Platin-Iridium usw., benutzt werden können.