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Verfahren zur Herstellung genauer hohler Formen zum Gießen von vorzugsweise
zerstörbaren Modellen Die Erfindung betrifft die Herstellung von mehrteiligen hohlen
Gußformen bekannter Art, deren Höhlung im wesentlichen mit derGestalt den räumlichen
Abmessungen sowie der Krümmung des vorgesehenen Modells so übereinstimmt, daß ein
dem Modell entsprechender Gegenstand gegossen werden kann. Die vorliegende Erfindung
ist besonders nützlich für die Herstellung von Kokillen aus Metall, die wiederholt
zum Gießen von Gegenständen aus plastischem oder leicht schmelzbarem Material verwendet
werden können, um selbst wieder als Modelle zur Herstellung von hitzebeständigen
Gußformen aus Gips o. dgl. zu dienen.
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Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine mehrteilige
hohle Gußform herzustellen, deren Innenfläche mit ungewöhnlicher Genauigkeit die
Umrißeinzelheiten des Originalmodells wiedergibt. Als Originalmodelle können Metallgegenstände,
wie Schrauben, oder andere mit Gewinde versehene Gegenstände oder andere Teile,
die ähnliche verhältnismäßig feine oder scharfe Krümmungen, Ecken oder Vertiefungen
aufweisen, verwendet werden, ohne daß ein bemerkenswerter Verlust von Einzelheiten,
Feinheit oder Genauigkeit bei der Übertragung der Umrisse auf die innere Oberfläche
der Form eintritt. Als Folge davon gestattet es die vorliegende Erfindung, viele
verschiedene Arten von Gegenständen, deren Beschaffenheit
oder
Gestalt es bisher undurchführbar erscheinen ließ, sie im Gußverfähren herzustellen,
als Massenartikel durch Guß anzufertigen. Ganz besonders wertvoll wird das Verfahren,
wenn das Material, aus dem die Teile bestehen sollen, ungewöhnlich hart oder zäh
ist, wie das bei vielen Legierungen von hitzebeständiger Beschaffenheit der Fall
ist, da es die Notwendigkeit des Schmiedens, Hämmerns oder maschinellen Fertigbearbeitens
vermeidet.
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Das erfindungsgemäße Verfähren ist auf dem Gebrauch einer als Teilungsmittel
benutzten frei dehnbaren Membran von nicht nennenswerter Dicke aufgebaut, die z.
B. aus einem Kautschukblatt von einer Dicke von ungefähr o,o25 mm oder weniger besteht.
Die Dicke eines solchen Blattes wird beim Strecken noch wesentlich geringer und
nimmt oft in der Praxis eine vernachlässigbare Dicke von etwa o,oo5 mm oder noch
weniger an.
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Erfindungsgemäß wird eine solche Membran über das teilweise in eine
Trägermasse eingebettete Muttermodell gespannt, worauf durch den unter Druck nachfolgenden
Guß die Membran an das Modell angepreßt und dessen Teil abgebildet wird. Bei der
Abbildung der restlichen Teile des Muttermodells wird entsprechend verfahren.
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Um den Fortschritt herauszustellen, sei darauf hingewiesen, daß kein
gewöhnlicher Teilungsstoff, sei er flüssig oder fest, irgendein derartiges Ergebnis
erbringt, weil es unvermeidlich ist, daß er Ansammlungen unerwünschter Dicke in
den Vertiefungen des Modells 'hinterläßt, wodurch ein ungenauer verwischter Umriß
auf den Formteil übertragen wird; ferner neigt er dazu, von den Erhöhungen des Modells
vollständig abzublättern, so daß er seine Aufgabe als Teilungsmittel nicht erfüllt.
Die vorliegende Membran wirkt somit auch als ein Teilungsmittel auf ihrer ganzen
Ausdehnung, gleichgültig wie weit sie gestreckt ist. Die feinsten und schärfsten
Umrißeinzelheiten des Modells werden immer genau und formgetreu auf den zu bildenden
Formteil übertragen.
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Die vorliegende Membran hat noch einen weiteren Vorteil, da ihre Anwendung
als Teilungsmittel es möglich macht, einen Formteil 'herzustellen, der planparallele
Oberflächen oder ähnliche Umrisse hat, die normalerweise einen Trennkeil oder ein
Zugblatt erfordern würden, um den gegossenen Formteil von dem Modell zu entfernen.
Sogar in ausgestrecktem Zustand erleichtert die nachgiebige Natur der Membran diese
Trennung und macht es unnötig, dem Modell einen besonderen Trennkeil zu diesem Zweck
beizugeben.
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In einigen Fällen, wo das Modell Aussparungen besitzt, kann es als
vorbereitender Schritt wünschenswert sein, unabhängig einen Kernteil herzustellen,
der so beschaffen ist, daß er genau in die betreffende Vertiefung hineinpaßt. Der
unabhängig gebildete Kernteil wird später von dem Muttermodell getrennt und in die
Form entsprechend eingesetzt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der schematischen Zeichnungen
an mehreren Ausfüh-
| rungsbeispielen näher erläutert. Das eine Beispiel |
| stellt eine Schraube dar, das andere einen willkür- |
| lich geformten Gegenstand, der eine verhältnis- |
| mäßig tiefe Einbuchtung besitzt. |
| Fig. i ist eine perspektivische Ansicht eines als |
| Beispiel gewählten Originalmodells; |
| Fig.2 ist eine Draufsicht auf das Modell, das |
| zu Beginn auf eine geeignete Unterlage aufgebracht |
| ist; |
| Fig.3 ist eine Querschnittsansicht, die im |
| wesentlichen auf der Linie 3-3 der Fig. 2 genom- |
| men ist und die die vorliegende Spezialmembran |
| in Anwendung zeigt; |
| Fig. 4 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 und |
| zeigt den Schritt der Bildung eines der Formteile; |
| Fig. 5 ist eine ähnliche Querschnittsansicht, die |
| veranschaulicht, in welcher Art ein anderer der |
| Formteile hergestellt wird; |
| Fig. 6 ist eine ähnliche Querschnittsansicht, die |
| die fertige hohle Form zeigt; |
| Fig. 7 ist eine perspektivisch gezeichnete An- |
| sicht eines anderen Modells und eines besonderen |
| Formteiles, der damit in Verbindung.gebracht wer- |
| den soll; |
| Fig. 8 bis 12 einschließlich sind den Fig. 2 'bis 6 |
| entsprechende Ansichten und zeigen die Art, in der |
| das Modell nach Fig. 7 angewendet wird; das in |
| Fig. i gezeigte Modell 2o kann ein tatsächliches |
| Musterstück des als Enderzeugnis in Massenher- |
| stellung zu fertigenden 2\-Ietallgegenstandes sein. |
| Das gewählte Beispiel stellt eine Schraube dar, |
| wie sie laufend in der Knochenchirurgie verwendet |
| wird, deren langgestreckter Körper ein Gewinde 21 |
| trägt und an deren Ende sich ein Köpf 22 mit |
| einem Schlitz 23 befindet. |
| Der erste Schritt in der Ausführung des vor- |
| liegenden Verfahrens besteht darin, das Modell in |
| geeigneter Art und Weise einzubetten. Dies er- |
| reicht man vorzugsweise dadurch, indem man es |
| in einen Gipsblock 24 oder in ein beliebig anderes |
| Bettungsmaterial einbettet, wobei das Modell nur |
| zu einem bestimmten Teil eingebettet wird, was |
| von seiner Gestalt abhängt. In dem Falle einer |
| Schraube der gezeigten Art wird diese nur halb |
| eingebettet, so daß im wesentlichen nur die obere |
| Hälfte ihrer Oberfläche herausragt. Im Falle einer |
| Schraube ist es außerdem noch vorteilhaft, einen |
| dünnen Metallstreifen 25 anzubringen, der genau |
| in den Schlitz 23 paßt, wobei auch dieser Metall- |
| streifen teilweise in den Gips eingebettet wird, |
| wie das in Fig. 3 dargestellt ist. Der Gipsblock 24 |
| kann auch mit einer oder mehreren geeigneten Ver- |
| tiefungen 26 versehen -sein, um an den herzustellen- |
| den Teilen der Form einen oder mehrere Paßstifte |
| zu erzeugen. |
| Nachdem das Modell in richtiger Weise ein- |
| gebettet worden ist, wird auf seine nach außen ge- |
| kehrte Oberfläche die Membran 27 befestigt. Diese |
| Membran besteht aus einem gut dehnbaren Material |
| und wird so fein als möglich gewählt. Es wurde |
| festgestellt, daß ein Kautschukblatt normaler |
| Stärke von ungefähr 0,025 mm oder noch dünner |
| für den vorliegenden Zweck geeignet ist. Diese |
Membran wird am Rande in irgendeiner geeigneten Weise an ihrem
Platz festgehalten. Es wird nicht für notwendig erachtet, irgendeine besondere Art
von Haltevorrichtung zu veranschaulichen.
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Der Formteil 28 wird dann gebildet, indem das Formmetall gegen die
mit der Membran bedeckten Oberflächen gegossen wird. Das Gießgut kann aus jedem
beliebigen Stoff bestehen. In der Praxis hat sich eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt
als zweckmäßig erwiesen, so z. B. eine Zinn-Wismut-Legierung, die aus ungefähr 6o
Teilen Zinn und .Io Teilen Wismut zusammengesetzt ist. Eine solche Legierung hat
einen Schmelzpunkt zwischen ungefähr i5o bis 2o5° C Diese Temperatur hat noch keine
schädliche Wirkung auf ein Kautschukblatt. Was für ein Material auch immer zur Herstellung
der Formteile angewendet werden mag, es muß natürlich so gewählt werden, daß sein
Schmelzpunkt tiefer liegt als Temperaturen, bei denen das jeweilige Membranmaterial
Schaden leidet.
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Der Guß des Formteiles 28 wird unter Druck ausgeführt. Durch das Wort
»Druck« soll auf eine Kraft hingewiesen werden, die groß genug ist, um die Meinliran
fest gegen das Modell zu pressen und ihr so genaue Übereinstimmung mit den Oberflächenumrissen
des Modells zu verleihen. Dieser Druck der Membran gegen das Modell kann auf verschiedene
Art und Weise erzeugt werden, und der Druck kann je nach verschiedenen Anforderungen
abgeändert werden. Für das Gießen mit einer geschmolzenen Zinn-Wismut-Legierung
der vorerwähnten Art erwies sich ein Druck von ungefähr 5,6 kg/em2 als zufriedenstellend.
Unter gewissen Umständen kann der Druck des Gewichtes des geschmolzenen Metalls
selbst schon genügen.
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Das Gießen des Formteiles ruft eine Streckung der Membran 27 hervor,
so daß sie sich genauestens jeder Erhebung und Vertiefung der Barunterliegenden
Oberfläche anpaßt. Das Strecken der Membran kann ihre Dicke auf einen so geringfügigen
Betrag, wie etwa o,oo5 mm oder sogar noch weniger, herabsetzen, jedoch wird die
Dicke an keiner Stelle absolut Null. Demgemäß sind die Umrisse, die auf die inneren
Flächen des Formteiles 28 übertragen werden, eine genaue negative Wiedergabe der
Umrisse des Originalabgusses. Zum Beispiel erzeugen die scharf ausgeprägten Gipfel
des mit Schraubengewinde versehenen Teiles 21 des Modells entsprechend feine Vertiefungen
in dem Formteil 28.
Und sogar die allerfeinsten Vertiefungen in dem Modell
ergeben genau entsprechende Erhebungen in dem Formteil. Dieses wünschenswerte Ergebnis
wird erreicht, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Material des Formteiles an dem
Modell haftenbleibt, da ja die -Membran über seine gesamte Ausdehnung hin ein kontinuierliches
ununterbrochenes Teilungsmittel darstellt.
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Nachdem der Formteil fertiggestellt ist, werden die einzelnen Teile
auseinandergenommen, und der Gipsblock 2-4 kann weggeworfen werden. Teil 28 wird
dann als Auflage für das Modell 2o benutzt, wobei dieses direkt ohne zwischengefügte
Membran in den Formteil z8 eingelegt wird, so wie das in Fig. 5 gezeigt ist.
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Um das Verständnis für die Zusammenhänge zwischen Fig. .4 und 5 zu
erleichtern, ist der Formteil 28 in jeder einzelnen dieser Figuren mit A bezeichnet.
Beim Herstellen des entsprechenden Formteiles B wird die Membran 27 wieder über
das Modell und über die frei liegende Fläche des Formteiles 28 gelegt, und daraufhin
wird dann der Formteil 29 auf die mit der Membran bedeckten Oberflächen aufgegossen.
Dieser Guß findet wieder unter geeignetem Druck der Membran gegen das Modell und
entsprechendem Strecken der Membran 27 statt.
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Es versteht sich von selbst, daß die Modelloberfläche, über die in
Fig. 5 die Membran 27 gebreitet wird, die Oberfläche ist, die vorher in dem Gips
24 eingebettet war. Das Verfahren veranschaulicht also gemäß Fig. 2 bis 5 die wesentlichen
Züge der vorliegenden Erfindung, die, ganz . allgemein gesagt, darin bestehen, daß
das vorliegende besondere Teilungsmittel nacheinander auf verschiedene ausgewählte
Teile des Modells aufgebracht wird und daß nacheinander entsprechende Formteile
gegen die mit der Membran bedeckten Teile des Modells gegossen werden.
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Die so entstandene Form ist in Fig.6 gezeigt. Sie besteht aus mehreren
Teilen und ist hohl und ist so beschaffen, daß sie für die Erzeugung eines darin
zu gießenden Gegenstandes gebraucht werden kann. Im Hinblick auf dieses Ziel werden
ein oder mehrere Eingußtrichter entweder während der Herstellung der Formteile oder
'hinterher vorgesehen. In Fig.6 ist beispielsweise ein quer geschnittener Gußtrichter
3o dargestellt, der mit einem Stück 31 in Verbindung steht, das an der inneren Oberfläche
des Formteiles 29 entlang liegt und mit einem Ende der Gußhöhlung in Verbindung
steht. Wie vorher schon klargelegt, kann die Gußform zu jedem beliebigen Zweck gebraucht
werden, aber die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich, wenn die Form von
Fig. 6 mehrfach als Hauptform gebraucht werden soll, um beispielsweise Wachsmodelle
zu gießen. jedes dieser Modelle hat nach seiner Fertigstellung die gleiche Form
wie das in Fig. i veranschaulichte Modell und dient als Einlagemodell bei der darauffolgenden
Erstellung von hitzebeständigen Gußformen aus Gips o. dgl. Diese zuletzt erwähnte
Form wird dann zum Metallguß in der in Fig. 1 dargestellten Art benutzt.
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Das vorstehend unter Anwendung einer einzelnen Schraube oder eines
ähnlichen Gegenstandes beschriebene Verfahren kann nach Wunsch auch unter gleichzeitiger
Benutzung einer Vielzahl von Modellen durchgeführt werden. So können z. B. eine
Anzahl von Modellen gemäß Fig. 1 von vornherein Seite an Seite gelegt werden, wöben
der Streifen 25 in sämtliche nebeneinanderliegende Schlitze in den Köpfen der Modelle
eingreift. Der Wachsgegenstand, der dann endgültig in der Form laut Fig. 6 gegossen
wird, würde dann aus einer Serie von Wachsteilen bestehen, die bei Benutzung eines
gemeinsamen
Gußtrichters durch ein verbindendes Wachsstück einander
anhängen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß der Metallstreifen 25 selbst in der
Form nach Fig.6 benutzt wird. Dieser Streifen kann also als ein Formteil bezeichnet
werden, der gesondert geformt oder konstruiert wird und der so geformt und beschaffen
ist, daß er genau in einen Einschnitt 23 des ursprünglichen Modells hineinpaßt.
Als ein weiteres Beispiel für den Gebrauch eines solchen besonders hergestellten
Formteiles ist ein Modell 32 in Fig. 7 dargestellt, worin sich eine quer verlaufendeVertiefung
33 von wesentlich größerer Tiefe befindet.
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Bei der Durchführung des Verfahrens nach Modell32 wird zunächst ein
getrennter Formteil 34 durch irgendein geeignetes Mittel hergestellt, wobei der
Teil34 so beschaffen ist, daß er genau in den Einschnitt 33 bineinpaßt. Er kann
sich auf die volle Tiefe des Einschnitts 33 erstrecken, aber auch bei Bedarf kürzer
als dieser Einschnitt sein. Im veranschaujichten Fall hat der Formteil 34 im wesentlichen
die gleiche Tiefe wie der Einschnitt 33, und die gegenüberliegenden Enden des Formteiles
34 sind leicht erhaben.
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Der Formteil 34 wird zunächst in den Einschnitt 33 eingefügt und bildet
dadurch ein vergrößertes Modell. Dieses Modell wird dann in irgendeiner geeigneten
Art, beispielsweise in einen Gipsblock oder eine Unterlage 35, montiert. Eine gut
dehnbare Membran 36 von nicht nennenswerter Dicke wird dann auf dieses zusammengesetzte
Modell aufgebracht und der Formteil C gemäß Fig. io gegen die Membran gegossen:
Die Teile werden dann auseinandergenommen, der Block 35 weggeworfen, das Modellteilstück
in den Formteil C eingelegt, und die Membran. 36 wird wiederum auf die frei liegende
Oberfläche des zusammengesetzten Modells und des Formteiles C aufgelegt. Dann wird
der Gegenformteil gegossen, wie das in Fig. i i dargestellt ist.
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Schließlich wird der Formteil 34 von dem Modell 32 abgenommen und
den Formteilen C und D entsprechend zugeordnet, wie das in Fig. 12 gezeigt ist.
Die ursprüngliche Ausbuchtung, die die Enden des Teiles 34 besitzen, ergibt entsprechende
Vertiefungen in den Formteilen C und D, mit deren Hilfe das richtige Anfügen des.
Formteiles 34 gemäß Fig. 12 erleichtert wird.
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Ein oder mehrere geeignete Gußtrichter 37 werden vorgesehen, und danach
ist die Form gemäß Fig. 12 für den Gebrauch beim Guß von Gegenständen aus
Wachs oder ähnlichen gewünschten Stoffen fertig. Es versteht sich von selbst, daß
die Originalmodelle, die in den Zeichnungen dargestellt sind, nur Beispiele sind
und daß die Erfindung in keiner Weise auf die Schaffung von Formen beschränkt sein
soll, deren GuShöhlungen diese besonderen Umrisse haben. Ferner wurde zwar bei beiden
vorstellend beschriebenen Beispielen das Originalmodell in einen Unterteil aus Gips
o. dgl. eingebettet, doch ist der Gebrauch einer solchen Gipsunterlage nicht in
jedem Fall erforderlich. Die besondere Art, wie die streckbare Membran nacheinander
auf verschiedene ausgewählteTeile des Originalmodells aufgebracht wird und danach
dann das Angießen komplementärer Formteile unter Druck gegen die Membran erfolgt,
'hängt weitgehend von den Umrissen und der Natur der gewünschten Gußhöhlung ab.
Immerhin ist in jedem Fall das teilende Mittel eine frei streckbare Membran von
nicht nennenswerter Dicke. Durch das Wort »nicht nennenswert« soll auf eine Membran
hingewiesen werden, die so dünn ist, wie man sie nur irgend bekommen kann, und die
vorzugsweise eine Dicke hat, die nicht über etwa 0,025 mm hinausgeht. Eine
Kautschukmembran, die eine normale Dicke von etwa 0,025 mm hat, hat sich
als gut geeignet erwiesen, um als besonderes Teilungsmittel bei der Herstellung
mannigfaltiger Gußartikel zu dienen, die fein gezeichnete Umrisse, Spalten und Vertiefungen
haben. Eine solche Membran ist wohl zu unterscheiden . von dem Abstandselement,
wie es in dem amerikanischen Patent 1 834 123 bekanntgegeben ist, dessen
Zweck nicht nur dem Sinn der vorliegenden Membran genau entgegengesetzt ist, sondern
dessen Dicke tatsächlich und ausdrücklich eine merkliche, wenn auch geringe Stärke
haben muß.