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Zusammengesetzte Formplatte für Gießereien und Verfahren zur Herstellung
Für die Massenherstellung im Gießereibetriebe werden sogenannte Formplatten benutzt.
Sie werden beim Einstampfen des Sandes zwischen die Hälften der Formkästen gelegt
und vor dem Guß entfernt. Formplatten wurden üblicherweise aus Holz hergestellt,
und dabei ist es schwierig, die Modellhälften mit ausreichender Festigkeit mit der
Platte zu verbinden. Bei Verwendung von Nägeln oder Schrauben müssen diese versenkt
und die Versenkungen mit Wachs ausgefüllt werden. Wenn das Wachs herausfällt, entstehen
Fehlgüsse. Zum Lösen der Platte von den vollgestampften Formhälften wird eine Rüttelvorrichtung
benutzt. Diese bewirkt, daß sich die Schrauben oder sonstigen Befestigungsmittel
lockern. Eine andere große Schwierigkeit liegt darin, die Modellhälften platzgenau
an gegenüberliegenden Seiten der Platte anzubringen. Wenn ihre Umrisse sich nicht
genau decken, entstehen versetzte Gußstücke.
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Man hat versucht, Formplatten ganz aus Metall herzustellen. Aber eine
solche Platte ist unrentabel und bringt eigene Herstellungsschwierigkeiten mit sich.
Man hat auch angeregt, ganze Formplatten aus Kunststoff herzustellen, aber eine
solche Platte ist nicht genügend widerstandsfähig gegenüber dem Druck, mit dem der
Sand eingestampft wird, zumal das unter Umständen mit Pressen bewirkt wird, die
mit Drücken von Tonnen arbeiten.
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Ziel der Erfindung ist die Behebung dieser Schwierigkeiten und allgemein
die Verbesserung der Formplatten. Ihr besonderer Gegenstand ist die Herstellung
einer
zusammengesetzten Fornzplatte, bei der das Modell aus einem Werkstoff besteht, der
dem Zweck entsprechend in einem einzigen Stück geformt oder gegossen werden kann,
und die Formplatte aus einem Werkstoff, dessen Auswahl mit Rücksicht auf Festigkeit
und Kosten getroffen wird. Ferner ist die Erfindung darauf gerichtet, die beiden
Teile der zusammengesetzten Formplatte mit glattem fugenlosem Sitz und großer Festigkeit
aber bei geringen Kosten miteinander zu verbinden.
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Zur Erfüllung der genannten und weiterer besonderer Aufgaben, die
aus dem folgenden hervorgehen werden, umfaßt die Erfindung die Ausgestaltung der
Formplattenteile als solche und ihre Verbindung miteinander. Ein Ausführungsbeispiel
wird anschließend beschrieben. In der Zeichnung .zeigt Fig. i die Ansicht einer
Formplatte nach der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt, etwa nach der Linie 2-2 der
Fig. i, Fig. 3 einen dazu senkrechten Schnitt, etwa nach Linie 3-3 der Fig. 2, Fig.
4 die Ansicht einer etwas abgewandelten Formplatte, Fig. 5 die Ansicht einer anderen
Formplatte nach der Erfindung, Fig. 6 einen Schnitt, etwa nach Linie 6-6 der Fig.
5, Fig. 7 die Ansicht eines Arbeitsgangs beim Anfertigen einer Form für den Guß
eines Einsatzstücks für eine Formplatte, Fig. 8 einen Schnitt, etwa nach Linie 8-8
der Fig. 7, Fig. 9 einen Schnitt, ähnlich dem nach Fig.8, jedoch für einen anderen
Arbeitsgang; Fig. io eine Ansicht, ähnlich der nach Fig. 7, die aber eine Abstandsplatte
zeigt, welche zwischen die Formhälften gelegt wird, Fig. ii eine Endansicht mit
der Eingußöffnung, Fig. 12 einen Schnitt, ähnlich denen nach Fig.8 und 9, welcher
die Gesamtform mit dem eingelegten Modell zeigt, Fig. 13 eine Ansicht des Einsatzstücks,
bevor es bestoßen und am Umfang genutet ist.
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Nach den Zeichnungen, insbesondere nach Fig. 5 und 6, ist die Formplatte
eine Sperrholzplatte von entsprechender Dicke, wobei die ebene Platte 12 einen Ausschnitt
zur Aufnahme des Modelleinsatzes 14 enthält. Dieser Einsatz paßt in den Ausschnitt
der Platte 12 und trägt platzgenau angeordnete Modellteile 16 und 18 an gegenüberliegenden
Seiten. Rund um den Umfang des Einsatzes 14 und den Ausschnitt der Platte 12 laufen
Paßnuten 20 und 22. Ferner ist ein Einguß 24 vorgesehen, der zu den Paßnuten 2o
und 22 führt. Ein fester Werkstoff 26 füllt die Paßnuten aus und hält den Einsatz
in der Platte. Er besteht vorzugsweise aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt,
z. B. Woodschem Metall oder einem ähnlichen leicht schmelzenden Metall. Ein derartiger
Werkstoff kann geschmolzen und in den Einguß 24 gegossen werden, während der Einsatz
14 paßgenau in der Platte 12 gehalten wird, so daß der Werkstoff herumfließt und
die Nut ausfüllt. Sobald er erstarrt, sind Platte und Einsatzteil fest miteinander
verbunden. Erforderlichenfalls kann ein zweiter Kanal 28 vorgesehen werden, der
als Steiger dient, um das Entweichen der Luft und das Ausfüllen der Nut mit Metall
zu erleichtern.
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Einige handelsübliche Legierungen, die für diesen Zweck verwendet
werden können, sind Cerrobend und Cerromatrix (eingetragene Warenzeichen), die von
der Cerro de Pasco Copper Corporation of New York City, New York, USA., hergestellt
werden. Cerrobend hat einen Schmelzpunkt von 70' C und ist bekannt für die
Leichtigkeit, mit der es bei der Siedetemperatur von Wasser schmelzbar ist. Es ist
eine Legierung aus Wismut, Blei, Zinn und Kadmium und wird gewöhnlich -als Füllmittel
beim Biegen dünnwandiger Rohre benutzt. Cerromatrix hat einen höheren Schmelzpunkt
bei iio° C, ist aber für den vorliegenden Zweck auch durchaus brauchbar. Es ist
eine Legierung aus Wismut, Blei, Zinn und Antimon und dehnt sich beim Erstarren
etwas aus. Beide Legierungen halten die Teile in fester Verbindung miteinander,
die gleichmäßig verteilt ist, rund um den Modelleinsatz überall gleiche Widerstandsfähigkeit
hat und gegen die starken Beanspruchungen unempfindlich ist, denen sie in einer
Gießerei ausgesetzt wird, wie hohen Druck beim Einstampfen des Sandes gegen die
Formplatte und der Wirkung der Rütteleinrichtung beim Abheben der Formplatte.
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Die Festigkeit des Zusammenhalts wird durch den Verbindungsvorgang
erhöht, der sich aus dem Bestreben des eingegossenen flüssigen Metalls ergibt, sich
zwischen dem Umfang des Einsatzteils und dem Ausschnitt derPlatte auszudehnen. Dies
hat einen zusätzlichen Vorteil, weil es unbedingt erforderlich ist, daß die Oberfläche
der Formplatte an der Fuge zwischen dem Einsatz und der Platte dicht ist, da sonst
nach dem Abheben der Formplatte loser Sand auf der Trennfläche liegen würde, bevor
die Formhälften zusammengesetzt werden. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird
jede Fuge, die etwa durch ein ungenaues Einpassen des Einsatzes in die Platte entstehen
könnte, durch das flüssige Metall ausgefüllt, mit dem die Teile miteinander verbunden
werden. Auch absichtlich gelassene Fugen von z. B. 1,5 mm Breite werden von dem
Schmelzgut ausgefüllt.
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Eine andere brauchbare leicht schmelzende Legierung ist Cerrosafe
(eingetragenes Warenzeichen), das einen Schmelzpunkt von 74 bis Zoo ° C hat und
in dieser Hinsicht noch günstiger ist als Cerromatrix. Cerrosafe besteht aus 4o
Teilen Wismut, 11,5 Teilen Zinn und 8,5 Teilen Kadmium, während Cerrobend 5o Teile
Wismut, 26,7 Teile Blei, 13,3 Teile Zinn und io Teile Kadmium enthält. Cerromatrix
enthält 48 Teile Wismut, 28,5 Teile Blei und 14,5 Teile Zinn.
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Auch Woodsches Metall ist brauchbar. Es hat einen Schmelzpunkt von
65' C und eine Zusammensetzung von 5o Teilen Wismut, 25 Teilen Blei, 12,5
Teilen Zinn und 12,5 Teilen Kadmium. Eine andere brauchbare Legierung ist die Lipowitzsche
mit einem Schmelzpunkt von 68' C und einer Zusammensetzung von 5o Teilen
Wismut, 27 Teilen Blei, 12,5 Teilen Zinn und 10,5 Teilen Kadmium. Die Newtonsche
Legierung schmilzt bei 94' C und besteht aus 5o Teilen Wismut, 3o Teilen Blei und
2o Teilen Zinn. Auch sie ist brauchbar.
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Bei der Formplatte nach den Fig. 5 und 6 sind die Modelle so klein,
daß zwei auf ihr Platz finden. Demgemäß befindet sich in der Platte 12 ein zweiter
Einsatz
30, der in gleicher Weise mittels eines Metallrings mit
dem Einguß 34 und dem Steiger 36 verankert ist. Es ist zu betonen, daß die Einsatzplatte
nur wenig größer ist als das Modell selbst, daher braucht der Werkstoff des Einsatzes
nicht die gleiche Festigkeit zu haben wie der der großen Platte 12.
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Die Platte 12 besteht vorzugsweise aus hochwertigem Sperrholz. Dieses
ist bereits weitgehend und mit sehr befriedigendem Erfolg für Formplatten verwendet.
Es hat ausreichende Festigkeit, wirft sich nicht und ist preiswert. Indessen kann
die Platte selbstverständlich auch aus anderem Werkstoff, z. B. Metall, hergestellt
werden.
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Der Einsatz ist vorzugsweise ein einheitliches Gußstück, d. h. die
Modellhälften 16 und 18 bilden vorzugsweise ein einziges Stück mit dem Grundkörper
14. Das behebt alle Schwierigkeiten der Befestigung derverhältnismäßig empfindlichen
Modellteile am Grundkörper des Einsatzes. Vorzugsweise wird der Einsatz aus einem
Kunststoff hergestellt, der beim Erhärten nur unbeachtlich schwindet. Die Verwendung
eines solchen Kunststoffs ermöglicht die Herstellung des Einsatzes unmittelbar nach
einem Musterstück des Gußteils. Im Beispielsfalle handelt es sich um die Angel einer
Kelle. Der lange Arm 38 wird am Kellenblech angeschweißt oder andersartig befestigt,
während am Ende des Arms 40 der Griff aus Holz o. dgl. angebracht wird.
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Hier soll der Erfindung entsprechend ein Modell dieser Griffangel
zur Herstellung eines Modelleinsatzes und natürlich zum späteren Gießen von Griffangeln
nachgebildet werden.
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Wie Fig. 7 und 8 zeigen, wird aus Wandteilen io2, 104, io6 und io8
ein offener Formkasten gebildet. Das Griffangelmodell iio wird derart unterstützt,
daß es möglich ist, eine Formhälfte z. B. aus Gips herzustellen, und in diesem Falle
wie überhaupt bei Gegenständen von rundem Querschnitt muß die Trennfläche der Formhälfte
am Durchmesser oder der dicksten Stelle des Gußstücks liegen. Zur Unterstützung
des Modells iio wird eine Hilfsunterlage 112 benutzt. Im vorliegenden Falle besteht
sie aus einem Brett, das bei 114 zur Aufnahme des Modells iio eine Aussparung besitzt,
die mit Ton oder einem anderen als Hilfsunterlage 116 dienenden Werkstoff ausgefüllt
ist und das Modell so hält, daß seine dickste Stelle in der Ebene der Oberfläche
118 des Bretts 112 liegt. Nach dem Aufbringen eines geeigneten Trennmittels wird
über der oberen Hälfte des Modells die obere Formhälfte hergestellt, z. B. durch
Aufgießen von Gips über dem Modell bis zu einer Höhe, wie sie durch die gestrichelte
Linie 12o angedeutet ist.. Der ganze Kasten wird dann umgewendet und die Hilfsunterlage
112 entfernt. Die Gipshälfte mit dem Modell wird dann abwärts bis zum anderen Ende
des Kastens geschoben. Das zeigt die Fig. 9, in der die Gipshälfte 122 auf den Boden
der umgewendeten Form geschoben ist.
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Nach dem Aufbringen eines Trennmittels wird über die hervorstehende
Hälfte des Modells iio bis zu der notwendigen Höhe, die durch die gestrichelte Linie
124 angedeutet ist, Gips gegossen. Der ergibt eine Formhälfte, die den Raum 126
ausfüllt.
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Jetzt läßt man die Formhälften aus dem Kasten herausgleiten, hebt
die obere ab und entnimmt das Modell iio. Dann werden die Hälften wieder übereinandergelegt,
aber getrennt durch eine Platte von der Dicke der gewünschten Formplatte. Diese
Platte enthält eine Aussparung, die etwas größer ist als der Umriß des Gußstücks.
So hat entsprechend der Fig. io die Platte 130 in dem Kasten eine weite Aussparung
132, mit der sie die Form 134 der unteren Gipshälfte umgibt, wobei wohlverstanden
nach Fig. io die obere Gipshälfte noch nicht aufgelegt ist. Es ist zu beachten,
daß die Zwischenplatte 13o bei 136 ausgeschnitten ist, um einen breiten Einlaß
zu bilden, der mit dem Hohlraum 132 in Verbindung steht. In Verlängerung des Einlasses
136 liegt in der Wand io8 des Kastens die Öffnung 138. Sie erscheint am besten
in Fig. ii.
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Sobald die beiden Gipshälften und die zwischen ihnen liegende Platte
130 in dem Kasten vereinigt sind, wird ein geeigneter, nicht schwindender Werkstoff
durch das Loch 138 eingegossen, der den Hohlraum der Trennplatte und die Hohlräume
in den Gipshälften ausfüllt. Das zeigt die Fig. 12, die ein Schnitt ähnlich Fig.
8 ist, aber die Vereinigung der Gipshälften 122 und 126 und der Trennplatte 130
sowie das eingegossene Formgut zeigt, das den ganzen Raum 14o ausfüllt, Die Form
des Modelleinsatzes wird nun geöffnet und der Einsatz herausgenommen. Er hat die
Gestalt, wie sie Fig. 13 zeigt, bei der der Teil 14 auf beiden Seiten erhabene Modellhälften
und einen Einguß 142 trägt. Dieser Teil 142 wird weggestoßen und der ganze Umfang
des Einsatzes mit einer Nut versehen.
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Die Form nach den Fig. 7 bis 12 kann mehrfach benutzt werden, und
zwar können so viele Einsatzplatten gegossen werden, als für eine oder mehrere Formplatten
nötig sind. Das ist ein großer und wichtiger Vorteil, denn bei Herstellung kleiner
Gußstücke kann oft eine große Anzahl von Modellen auf einer einzigen Formplatte
vereinigt und in anderen Fällen für eine Massenherstellung eine beträchtliche Anzahl
von Formplatten benötigt werden. Außerdem kann ein zufällig beschädigter Einsatz
ausgebaut und durch einen neuen ersetzt werden, da alle aus der gleichen Form kommenden
Einsätze gleich sind.
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Wenn auch in der Beschreibung von einer Gipsform gesprochen wurde,
kann natürlich jeder beliebige andere zweckentsprechende Werkstoff verwendet werden.
Außer aus Gips kann die Form auch aus Holz oder aus einem leicht schmelzenden Metall
bestehen, wie z. B. einer Wismut-Blei-Legierung; aber aus Gründen, die unten in
Verbindung mit dem Gußmetall dargelegt werden, soll das Metall vorzugsweise einen
erheblich höheren Schmelzpunkt haben als 6o' C.
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Der Einsatzteil kann aus einem beliebigen gießfähigen Werkstoff hergestellt
werden. Erfindungsgemäße Versuche haben ergeben, daß dem Zweck am besten die gießfähigen
Phenolharze entsprechen, die bei Erhitzung in den Endzustand übergehen. Sie können
kalt gemischt und gegossen werden und reagieren und erstarren unter dem Einfluß
der in dem Material erzeugten Wärme vorzugsweise unter Mitwirkung künstlicher Erwärmung,
jedoch bei einer niedrigen Temperatur, z. B. von 6o° C. Diese Kunststoffe lösen
sich leicht von dem Sande, auch ohne daß Trennmittel verwendet werden. Sie haben
eine glatte Oberfläche und lange Lebensdauer.
Ein für diesen Zweck
geeigneter Werkstoff ist im Handel unter dem Namen Plastitool (eingetragenes Warenzeichen)
bekannt und wird hergestellt durch die Calresin-Corporation of Culver City, Kalifornien,
USA. Dies ist ein flüssiges, unter Wärmeeinfluß erstarrendes phenolisches Gießharz.
Der Schwund ist unbeachtlich, es kann wie Holz bearbeitet werden. Es ist nicht porös
und gegen alkalische sowie saure Lösungsmittel widerstandsfähig. Seinen Endzustand
erreicht es bei Temperaturen von 6o bis 65' C. Eingehende Gebrauchsvorschriften
werden von der Herstellerfirma herausgegeben. Für den vorliegenden Zweck genügt
es, anzugeben, daß zwei Flüssigkeiten; ein Harz und ein Katalysator, in einem Behälter
gemischt und dann in die Form für den Einsatzteil gegossen werden. Der EDC_-zustand
kann herbeigeführt werden entweder in einem auf einer Temperatur von 65 bis 82°C
gehaltenen Ofen oder mittels einer Infrarotwärmelampe. Dann läßt man das Material
abkühlen, bevor man es aus der Form entnimmt.
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Ein anderer verwendbarer Werkstoff ist im Handel unter dem Namen Catabond
400 (eingetragenes Warenzeichen) bekannt und wird von der Cacalin-Corporation von
Amerika, USA., hergestellt. Dies ist ein flüssiges Phenol-Formaldehyd-Gießharz,
welches, mit einem Katalysator gemischt, kalt gegossen werden kann und bei einer
Temperatur von 79'C in den Endzustand übergeht. Es kann in Holz-, Gips- oder Metallformen
gegossen werden. Der Schwund ist sehr gering, insbesondere wenn die Überführung
in den Endzustand bei niedriger Temperatur erfolgt. Im allgemeinen sind die kalt
zu gießenden Kunststoffe höherwertig und jedem anderen Kunststoff vorzuziehen, der
vor dem Gießen durch Erwärmen verflüssigt werden muß, weil die letzteren beim Erstarren
eine stärkere Schwindung haben.. Wenn die Form nach einem Modell hergestellt wird,
das mit Zugabe für den Schwund angefertigt ist, dann ist dieser Punkt ohne Bedeutung.
Soll dagegen die Form unmittelbar nach einem Musterstück des Gegenstands selbst
angefertigt werden, dann wird es sehr wesentlich, die Wirkungen eines merkbaren
Schwundes zu vermeiden.
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Die mit den Fig. i bis 3 gezeigte Formplatte soll zur Herstellung
von vier Rohrkniestücken dienen. Die Modelle für die Kniestücke sind bei 42, 44,
46 und 48 dargestellt. Die Teile 5o, 52, 54 und 56 zwischen den Kniestücken sind
für die Aufnahme und Unterstützung der Kerne bestimmt, die nach dem Abheben der
Formplatte eingelegt werden, bevor die Form geschlossen wird. 6o bezeichnet das
starke Ende vier Eingußöffnung, durch die das geschmolzene Metall eingegossen wird.
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Wie vorher werden die Modelle zuzüglich der Kernmarken und dem Einguß
alle in einem Stück mit dem Grundkörper des Einsatzteils gegossen. Für diesen Zweck
wird vorzugsweise ein leicht schmelzender gießfähiger Kunststoff benutzt. Die Platte
64 besteht vorzugsweise aus einem vielschichtigen Sperrholz. Die Umfangfläche des
Einsatzstücks 62 wird, wie bei 66 gezeigt, genutet, und die Innenfläche der Paßöffnung
der Platte 64 wird gleichfalls genutet, so caß eine Paß- oder Verankerungsnut 68
entsteht. Ein Einguß 70 und ein Steiger 72 führen zu der Umfangsnut. In den
Einguß 70 wird Woodsches Metall oder ein entsprechendes leicht schmelzendes
Metall gegossen, um das Einsatzstück und die Platten miteinander zu verbinden und
zu verankern, wie das alles oben zu den Fig. 5 und 6 beschrieben ist.
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Aus den Fig. 2 und 3 ergibt sich, daß der Modellteil 61 des Einsatzteils
gegenüber dem Randteil 62 des Einsatzes etwas erhaben hervortritt. Das ist von keiner
wesentlichen Bedeutung, aber eine Verbesserung zur Vermeidung der Möglichkeit von
Versetzungen an der Trennlinie.
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Falls gewünscht, kann die Verbindung zwischen dem Einsatz und der
Platte durch zusätzliche Querkanäle der Umfangsnut verstärkt werden. Das ist in
Fig. 4 dargestellt, aus der man ersehen kann, daß die Umfangsnut 8o durch den Einguß
82 und den Steiger 84, wie oben beschrieben, vollgegossen wird, daß aber die Nut
durch Querkanäle oder -löcher 86 und 88 an den Ecken des Einsatzes ergänzt wird.
Diese Kanäle stehen mit der Umfangsnut in Verbindung und werden daher gleichzeitig
mit ihr mit Metall gefüllt. Mit anderen Worten, ein einziger Gießvorgang genügt,
und es bietet nur geringe Schwierigkeit, die Kanäle herzustellen; da es nur nötig
ist, vor oder nach dem Herstellen der Umfangsnut einige Löcher zu bohren.
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Es wird angenommen, daß das Verfahren des Baues und der Gebrauch der
erfindungsgemäßen Formplatte wie auch die sich daraus ergebenden Vorteile aus der
vorstehenden Beschreibung klar geworden sind. Es ist ferner selbstverständlich,
daß die Erfindung nur an Hand einiger bevorzugter Ausführungsformen beschrieben
wurde und daß viele Änderungen der gezeigten Konstruktion durchgeführt werden können,
ohne von dem Kern der Erfindung gemäß den folgenden Patentansprüchen abzuweichen.