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Verfahren zum Gießen harter hochschmelzender metallischer Gegenstände
mit feinen Öffnungen, Löchern oder Bohrungen Die vorliegende Erfindung bezweckt
eine heson-(le rc Fernart zu schaffen, um gegossene Gegenstände herzustellen, die
feine Öffnungen oder Bohrungen enthalten.
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Gewisse Legierungen, wie z. B. der Chrom-Kol)alt-11o1@,1>dän-Klasse.
sind durch ihre außergewöhnliche Härte und Zähigkeit gekennzeichnet. Diese und ähnliche
Eigenschaften, wie auch ihre Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und chemische
Einflüsse, machen sie besonders zur Fertigung verschiedener Gegenstände geeignet.
Einige dieser gerade günstigen Eigenschaften verursachen besondere Herstellungsschwierigkeiten.
Zum Beispiel sind gewisse Legierungen so hart, daß es nicht m 'i"lieli ist, sie
maschinell zu bearbeiten, zu bohren oder in anderer Weise spanabhebend zu bearbeiten.
Sie sind daher nur dann von praktischem Nutzen, wenn die leerzustellenden Gegenstände
durch einen Gießvorgang gefertigt werden können. Wenn der gegossene Gegenstand eine
innere Höhlung oder Bohrung haben soll, dann muß auf einen Gießvorgang zurückgegriffen
werden, bei dem einer oder mehrere Kerne verwendet werden. Wenn sich die Bohrung
in der Größenanordnung von Millimetern bewegt, stößt man auf ungewöhnliche Aufgaben.
Ein Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine praktische und wirtschaftlich
auswertbare Lösung für diese besonderen Aufgaben zur Verfügung zu stellen.
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Wenn ein Gußgegenstand eine innere Höhlung feiner Abmessungen haben
soll, können gewöhnlicheGußkerne undKernentfernungsverfahren meist nicht angewendet
werden. Der Kern muß natürlich von verhältnismäßig feiner Beschaffenheit und genauen
Abmessungen sein, und dennoch muß er eine angemessene Stärke haben, um während des
Gießvorgangs
unzerstört zu bleiben und seine Form zu wahren. Er
muß hitzebeständig sein und nach dem Gießen in praktischer Art entfernt werden können.
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Gemäß vorliegender Erfindung werden in die Gießform vorzugsweise hohle
Kerne eingesetzt. Diese können beispielsweise aus Nickeldraht, Quarzfaden oder einem
keramischen Rohr bestehen. Das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin,
den Kern durchAuflösen aus demvollendeten Gußstück zu entfernen. Zum Beispiel besitzt
ein Nickeldraht gleichmäßigen Durchmesser und genügende Stärke, sein Schmelzpunkt
ist hoch genug, um den Temperaturen der meisten Gießvorgänge standzuhalten. Er kann
sodann mittels Salpetersäur6 oder deren Äquivalent gelöst werden. Ein gezogener
Quarzfaden hat den zusätzlichen Vorteil, gegen hohe Temperaturen und Hitzestöße
widerstaridsfäliig zu sein. Er kann durch Flußsäure oder deren Äquivalent entfernt
werden. Eine durch Druck ausgestoßene keramische Röhre ist besonders für den Zweck
geeignet, nicht nur wegen ihrer Stärke und Festigkeit, ihrer glatten äußeren Oberfläche
und ihrem gleichmäßigen äußeren Durchmesser, sondern auch, weil ihre hohle Gestalt
das Einführen von F lußsäure, Lauge, kaustischer Soda oder einem anderen gleichwertigen
Reagens das Herauslösen nach dem Guß erleichtert.
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Durch das Wort Auflösen, wie es hier und in den angefügten Ansprüchen
benutzt wird, wird auf jede beliebige chemisch zerstörende Wirkung hingewiesen,
die einer richtigen Auflösung äquivalent ist, im Gegensatz zu den üblichen Kernentfernungsverfahren,
die physikalisches Zerbrechen oder Herausziehen oder auch Herausschmelzen des Kernes
durch Hitze umfassen. Der Gebrauch eines hohlen Kernes und seine endgültige Entfernung,
indem matt irgendeine Substanz einführt, die ihn auflöst, ist schon an sich ein
Vorgang, der wahrscheinlich neu ist und der offensichtlich in größerem Ausmaß in
der Gießtechnik allgemein nutzbar gemacht werden sollte.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Gießen von irgendeinem
besonderen Metall oder einer Legierung beschränkt, auch nicht auf die Fertigung
irgendeiner besonderen Klasse oder Art von Gegenständen, kann aber an Hand des Vorgangs,
der nachfolgend zur Beschreibung und Veranschaulichung gewählt wurde, nämlich an
der Fertigung eines Galledurchflußrohres in seiner allgemeinen Natur gut erläutert
werden. Dieser Gegenstand dient als ein Beispiel für zahlreiche Stücke, die zur
dauernden chirurgischen Verpflanzung in den menschlichen Körper vorgesehen sind,
und für die eine harte, dauerhafte und nicht korrodierende Legierung, wie z. B.
eine Chrom-Kobalt-\tol_vlidän-1_egierung, besonders gut geeignet ist. Da ein Galledurchflußrohr
notwendigerweise eine feine Bohrung in sich tragen muß, ist es sehr geeignet, zur
Erl:ititerung der Merkmale der vorliegenden Erfindung zu dienen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand dieses Ausfiihrungsbeispieles
an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 ist eine räumliche Ansicht
eines Galledurchflußrohres und der Art seines normalen Gebrauches; Fig. 2 ist ein
Schnitt durch eine mit Kern versehene Gießform, in der das Galledurchflußrohr gemäß
Fig. i hergestellt «-erden kann; Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Gusses,
der in der Form der Fig. 2 hergestellt ist, vor der endgültigen Entfernung des Kernes,
und Fig. d ist ein Schnitt längs Linie .4-d der F 19.3.
Ein Galledurchflußrohr
ist ein kleines, dünnwandiges, röhrenartiges Bauteil, beispielsweise etwa 12 bis
13 mm lang, mit einem äußeren Durchmesser von ini allgemeinen nicht mehr als etwa
3 nun. l:s kann z. B. angewendet Nverden, wenn -zwei Teile des menschlichen Gallenleiters
verbunden werden sollen, nachdem eine erkrankte oder verletzte Zwischenstelle chirurgisch
entfernt worden ist. Ein Rohr dieser Art ist in Fig. i gezeigt und mit dein Bezu-szeiclieii
io bezeichnet. Seine entgegengesetzten En@leii sind dazu bestimmt, in die gegenüberliegenden
linden i i des menschlichen Gallenleiters eingebracht zu werden, dessen Zusammenhang
wieder hergestellt werden soll. bin allgemeinen werden ringfi>rinige lZillen 12
in dein Rohr io in der Nähe seiner linden angebracht, uin die Anwendung von Verbindungen
zu erleichtern, und es ist üblich. das Rohr io init einem in der Mitte herausragenden
Üsenteil 13 zii versehen, durch das zusätzliche Verbindungen angebracht werden können,
um das Rohr im Khrper in richtiger Stellung festzuhalten.
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Wenn ein solches Rohr aus einer nicht korrodierenden metallischen
Legierung. wie z.13. einer Chrom -Kobalt -Molybdän-Legierung, hergestellt werden
soll, so muß es gegossen werden, und es muß ein Kern vorgesehen werden. der die
feine Längsbohrung liefert, die sich längs durch das Rohr erstreckt. 111 Fig.2 sind
die wesentlichen 'Merkmale einer Gießform dargestellt, die zu dieseln Zweck benutzt
werden kann. Diese Form ist vorzugsweise eine einteilige Forin 14. mit der Gußhöhlung
15 und einem oder mehreren Gießtrichtern 16, durch die die geschmolzene metallische
Legierung eingebracht werden kann. Ein Kern gehört zu dieser Form. Als Beispiel
ist ein Kern 17 in der Form eines gezogenen oder gepreßten Stuckes eines keramischen
Rohres dargestellt.
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Nach (lern Gttß wird die Form zerstört. Der entstandene Guß mit Kern
entspricht dann Fig. 3. Der Kern 17 wird sodann chemisch lieratisgelöst. Dies läßt
sich beliebig erreichen. z. I').. indem das gesamte, in Fig.3 gezeigte Stück in
ein Bad eines Stoffes eingebracht wird, der eine auflösende Wirkung auf den Kern
17 hat. Eine hohle Gestalt des Kernes erleichtert die Auflösung.
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Nachdem der Kern entfernt worden ist, braucht der entstandene Guß
nur noch gereinigt und poliert zu werden.
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Das Beispiel gein:iß Fig. 2 ist schematisch und kann natürlich jede
beliebige :iußere Form annehmen, die von den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung
abhängt. So sind z. 13. im Interesse der
Einfachheit der Darstellung
die für die Bildung des (@senatiliangs 13 erforderlichen Einzelheiten der
(itililiölilting weggelassen worden, da solche Einzellieiten all sielt allgemein
bekannt sind.
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In der Praxis kann z. 13. die vollständige Fertigung und Verfahrensweise
aus den folgenden Scliritteii bestellen: 1?in Modell des gewünschten (;cgeiistaiides
(einer der fertigen Gegenstände kann zu diesem Zweck dienen) wird auf den Kern 17
montiert. Mit I-lilfe dieses zusammengesetzten Modells wird ein Satz dauerhafter
Teilformen hergestellt, und dieses Verfahren kann in beliebiger Weise durchgeführt
werden. Das Originalmodell wird dann voll dem Kern abgestreift und der Kern in diesen
Satz von dauerhaften Formteilen eingeführt. Dann wird geschmolzenes Wachs in die
Forin eingegossen, tun ein zusammengesetztes iNIodell zu bilden, mit dein der Kern
17 eitle Einheit bildet. Dieses Modell wird dann in den Werkstoff eingebracht,
aus dein die endgültige Gießform hergestellt @"erdeii soll. hierfür kann irgendein
geeigneter, gegen holte Temperaturen widerstandsfähiger Werkstoff verwendet «-erden.
Nachdem er sich gesetzt hat. wird erhitzt. um den Wachsteil des :llodells herauszuschinelzen.
Dies ergibt dann die Gießfornieitilieit, wie sie in Fig.2 gezeigt ist. Sofern der
endgültige Guß aus einer Clirom-Kohalt-1lolv1i<l:iii-Legierting o. dgl. hergestellt
werden soll, wird die Forin dann auf etwa iogo° vorerllitzt und die geschmolzene
Legierung, gewöhnlich bei einer Temperatur von ungefähr i 54o', unter Druck in die
Gtißli<ililting eingebracht.
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Die <lauerhafte mehrteilige Form kann mehrfach verwendet -,werden,
tun jede beliebige gewünschte Zahl von zusammengesetzten Wachsmodellen herzustellen.
Jedes solches Modell wird mit einem Kern der vorliegeilden Art zusammengefügt und
kann dann dazu dienen, eine besonders hitzebeständige Forte gemäß Fig. ? für den
endgültigen Guß herzustellen. Fs kann wünschenswert sein, die dauerhafte nielirteilige
Form so zu gestalten, daß eine Vielheit der zusammengesetzten Wachsmodelle zti gleicher
Zeit darin hergestellt werden kann.
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Besteht der Kern aus einem Nickeldraht, einem Quarzfaden oder aus
irgendeinem gleichwertigen Werkstoff vergleichbarer Stärke, Glätte, Gleichmäßigkeit
undEmpfänglichkeit fürdienachfolgende Zerstörung durch einen Auflösungsvorgang,
so ist das Verfahren im wesentlichen das gleiche. Es ist natürlich unmöglich, den
auflösenden Stoff in das Innere des Kernes einzuführen, wenn der Kern nicht hohl
ist, und daher ist es vorzuziehen, eine hohle Kernart zu verwenden. Wie dem auch
sei, der Gebrauch eines Kernes, ob hohl oder nicht, der am Ende chemisch aufgelöst
werden kann, ermöglicht die Herstellung von zahlreichen Gegenständen, in denen eine
oder mehrere Höhlungen oder Bohrungen von verhältnismäßig feinen Abmessungen voihanden
se,iti können, in einem reinen Gießvorgang und ohne darauf folgendes Bohren. Die
Erfindung ist daher von offensichtlichem Nutzen für zahlreiche Verfahren und in
keiner Weise auf die Herstellung von Gallendurchflußrohren oder ähnlichen Stücken,
die zur Verwendung innerhalb des menschlichen Körpers bestimmt sind, beschränkt.
So haben z. B. bisher viele metallische Erzeugnisse mit feinen Bohrungen darin die
Anwendung von verhältnismäßig weichem, bohrbarem Metall erforderlich gemacht, während
nunmehr solche Gegenstände aus hartem und zähem Werkstoff gegossen werden können
trotz der Bedingung, daß eine oder mehrere feine Bohrungen mit einem Durchmesser
bis herab zu o,05 nim gebildet werden müssen.