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Verfahren zur Herstellung von Gießformen Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von Gießformen durch Umhüllen der Modelle mit einer dünnen
Formschicht und Hinterstützen dieser Formstoffschicht durch eine im Abstand der
Formstoffschicht den Modellumrissen angepaßte gelochte Stützschale aus Eisen od.
dgl. und besteht darin, daß die zum Erhärten der Formstoffschicht erforderliche
Wärme über die Stützschale zugeführt und die Stützschale samt der angebackenen Formstoffschicht
sodann vom Modell abgehoben werden.
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Es ist bekannt, Gußstücke unter Verwendung von dicken Formstoffschichten
in Formkästen oder als Kernblöcke herzustellen. Da hierbei viel Sand verbraucht,
bewegt und erwärmt wird, ist man dazu übergegangen, Wege einzuschlagen, bei denen
man mit dünneren Formstoffschichten auskommt. So erhitzt man z. B. Formplatten,
bedeckt sie mit kunstharzgebundenem Kernsand, entfernt den Kernsandüberschuß und
hebt die so erzeugte Formstoffmaske von der Modellplatte ab. Die erhaltenen Formmaskenhälften
werden dann zusammengelegt, in Stahlkies gebettet und abgegossen. Will man das Einbetten
in Stahlkies vermeiden, verstärkt man die Rückenseiten der Masken durch Einbacken
eines geeigneten Formbodens oder durch Anbringung von Stützkörpern. Dieses Verfahren
ist infolge der Verwendung von teurem Kunstharz im wesentlichen nur für hochwertigen
Guß anwendbar.
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Man verwendete bereits vorher dünne Formstoffschichten und verankerte
dieselben in den Gasabzugslöchern einer schalenförmigen, den Modellumrissen im Abstand
der Formstoffschicht angepaßten Tragschale. Weiter wurden solche Formstofftragvorrichtungen
für
dünne Formschichten, z. B. für Rohr-Innenkerne, als mit Löchern versehene Eisenrohre
verwendet. Zum Auftragen der Formstoffschicht wurde in dieses Rohr ein Füllkörper
gesteckt, die Kernsandschieht unmittelbar aufgebracht, der Füllkörper entfernt und
der Rohrkern getrocknet oder »grün« verwendet, oder über das Modell wurde im Abstand
der Kernsandschicht eine angepaßte Schale mit Gasabzugslöchern gelegt und darüber,
falls nötig, ein der gelochten Schalenoberfläche angepaßtes Widerlager gelegt, um
das Ent-. weichen des Blaskernsandes aus den Gasabzugslöchern beim Einbringen der
dünnen F ormstoffschicht zu vermeiden, danach das Widerlager entfernt und das Modell
gezogen. Die zweite Formhälfte wurde in gleicher Weise hergestellt, dann wurden
die Hälften, eventuell mit Kernen, zusam= mengelegt, worauf die Form »grün« oder
getrocknet abgegossen wurde. Dieses Verfahren ergab maßgenaue Abgüsse, bedingte
aber den Transport der Schalen mit den Formschichten zum Trockenplatz, wenn nicht
»grün« gegossen wurde: Um diesen Transport zu sparen, wurde vorgeschlagen, die dünne
Formstoffschicht in angewärmte starkwandige Kokillenschalen zu betten und dadurch
den Härteprozeß der Formstoffschicht durchzuführen, wobei die Kokillen beim Gießen
den Guß abschreckten und die so darin aufgespeicherte Wärme im Kreislauf immer wieder
zum Härten der neuen Formstoffschicht verwendet wurde. Das Härten der Formstoffschicht
mit Hilfe dieser angewärmten Kokillenschalen war aber schwierig, weil bei zu hoher
Temperatur die dünnen Formstoffstellen verbrannten, während bei zu niedriger Temperatur
dicke Formschichtstellen nicht genügend erhärteten und dann beim Gießen weggespült
wurden. Beides ergab Sandstellen im Guß. Dann waren die schweren Kokillen bei größeren
Gußstücken infolge der großen Wärme, trotz der isolierten Handgriffe, schwierig
zu transportieren, und wegen des geringen Temperaturgefälles zwischen Verbrennen
und ungenügendem Härten konnte nur mit relativ niedrigen Kokillentemperaturen gearbeitet
werden, so daß das Backen und Erhärten der Formstoffschicht nicht so schnell durchgeführt
werden konnte, wie das für fließende Fertigung notwendig ist. Ferner war es nicht
leicht, die jeweils richtige Kokillentemperatur und angepaßte Kokilleneisenmenge
zur genügenden Wärmespeicherung zu treffen, weil die schwankende Raumtemperatur
und der wechselnde Wärmebedarf bei verschiedenen Gußstücken und Modellplatten bei
jeder Verwendung gesondert berücksichtigt werden mußten. Oft entstand auch blasiger
Guß durch ungenügend gehärtete dickere Formstoffstellen. Weiter verklumpte durch
die Hitze der »Kokille« vielfach der eingeblasene Formstoff und setzte sich dann
örtlich fest, so daß dahinter die Forrnstoffschicht locker blieb; dann schweißte
die Kokillenschale mit dem Gußstück zusammen, oder beim Abheben der Kokille mit
der Formstoffschicht von der Modellplatte blieb letztere teilweise sitzen, oder
es bildeten sich Saredstellen.
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Um mit tragbaren Trockenzeiten auszukommen, mußte Trockensand mit
Kunstharzpulver als Formstoffbinder verwendet werden, und zwar in noch größeren
Mengen als beim Maskenverfahren. Auch die Schichtdicke des Formstoffs mußte noch
größer als bei letzterem Verfahren sein, weil sich der Trockenformstoff schlecht
gleichmäßig einführen und nicht verdichten ließ. Ferner staubte der trocken eingeblasene
Fqrmstoff, und der reichliche Zusatz von Kuristharzpulver ergab übelriechende Gießgase
in großer Menge.
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Die Nachteile der vorgenannten Verfahren beliebt die beschriebene
Erfindung Die bekannte dünnwandige schalenförmige, den Modellumrissen im Abstand
der Formstoffschichtdicke angepaßte gelochte Gießgasabführschale aus Eisen oder
einem sonstigen gut wärmeleitenden Stoff wird erfindungsgemäß sofort nach dem Einbringen
der Formstoffschicht elektrisch oder mit Flammen od. dgl. bei hohem Temperaturgefälle
schnell auf gute Kernbacktemperatur gebracht, wobei eine Gasumwälzung noch für eine
bessere Wärmeübertragung sorgen kann. Innerhalb weniger Minuten ist so die dünne
Formstoffschicht gebacken oder durchgehärtet, so daß sie dann leicht von der Modellplatte
abgelöst und gießfertig gemacht werden kann. Die Vorteile des Verfahrens nach der
Erfindung sind: a) Die Herstellung der Gießformen kann serienmäßig erfolgen. Während
der Mann z. B. eine untere Formhälfte füllt, wird die obere schnell getrocknet und,
wenn er eine obere Formhälfte füllt, wird die untere getrocknet. Die Trockenzeit
ist so kurz, daß ein Mann mit zwei oder drei Vorrichtungen laufend auch bei großen
Gußstücken weiterarbeiten kann.
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b) Die leichten gelochten Formschichthalteschalen verankern die dünne
Formstoffschicht in den Gießgasabführlöchern, so daß die Trennung von der Modellplatte
ohne Abreißen oder Sitzenbleiben von Formstoffpartien erfolgt.
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c) Die Trockenzeit ist durch die zugeführte Wärmemenge leicht regelbar,
und dickere Formstoffpartien können stärker beheizt werden. Deshalb kann jedes Modell
gesondert behandelt werden, wodurch Gasblasen und Sandstellen im Guß wegfallen,
weil keine schlecht gebackenen oder verbrannten Formschichtstellen mehr vorkommen.
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d) Infolge der gleichmäßigen und kräftigen Beheizung der Formstoffhalteschalen
ist man nicht mehr auf die sehr teuren Kunstharzbinder in Pulverform und auf Trockensande
angewiesen, sondern kann mit beliebigen billigen Kernbindern arbeiten und vor allem
leichter einzublasende feuchte Kernsande verwenden, die eine gleichmäßige Füllung
der Form, also den Fortfall der lockeren Formstellen gewährleisten.
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e) Durch die Verwendung der leichtfließenden flüssigen Bindemittel
wird ein gut verdichtbarer Verblasesand erzielt und mit viel geringeren Bindemittelmengen
die Staublungengefahr für die Arbeiter und die starke Geruchsbelästigung durch den
Kunstharzstaub und die vielen schädlichen Gießgase daraus vermieden.
f)
Das neue Verfahren ist viel wirtschaftlicher: An Stelle von 5 bis 7 % Kunstharzstaub
kann z. B. 1,5 bis 2 % Harnstoff-Formaldehyd-Harzlösung mit o,5 °/o Stärkezusatz
verwendet werden oder 2 bis 3 0/0 I'herrol-Formaldehyd-Harzlösung mit 5o bis 70
% Harzgehalt oder 2 bis 3 % eines Leinölbinders oder sonstigen Kernöls. Die Binderkosten
für die gleiche Formstoffschicht können dadurch auf einen Bruchteil der seitherigen
Kosten gesenkt werden.
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g) An Stelle dieser immer noch Gießgase entwickelnden Formstoffbinder
können staub-, geruch-und gießgasfreie Formstoffe mit Wasserglasbindern oder ähnlichen
mit Kohlensäure härtenden Bindern verwendet werden. Bei der Beheizung der Halteschalen,
und dadurch des Formstoffs, binden die Kohlensäuregase der Heizquelle das Alkali
des Wasserglases und setzen die Kolloidkieselsäure frei, die dann die Sandkörner
verkittet. Die Wärme verdampft gleichzeitig das Wasser, so daß beim Gießen keine
übelriechenden Gase entstehen können.
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h) Durch die dünnwandigen Formstofftragschalen und die dünnen Formstoffschichten
wird das Arbeiten sehr erleichtert.
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i) Die gleichmäßig warmen Formen und die dünnen, wenig Wärme aufnehmenden
Formschichttragschalen verzögern, im Gegensatz. zu den Kokillenschreckschalen, die
Abkühlung der Gußstücke, so (laß besonders gut bearbeitbarer und lenkerfreier Guß
entfällt, der spannungsfrei ist.
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k) Durch die Beheizung der Formstoffschichttragschalen nach dem Einbringen
der Formstoffschicht werden die Modellplatten sehr geschont und verziehen sich nicht
mehr, wie das früher beim Beheizen der letzteren zum Formstoffschichttrocknen bei
größeren Gußstücken eintrat. Beim neuen Verfahren dieser Erfindung ist z.B. durch
induktives Beheizen der Stützschalen und die Isolierwirkung der dünnen Formstoffschicht
die Verwendung von Holz-oder Kunstharzmodellen möglich. Eine weitere Schonung der
Modelle ist durch die jetzt mögliche Verwendung von Formstoffbindern mit sehr niedriger
Härtetemperatur gegeben.
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Die Formstoffschichttragschalen erhalten zum genauen Zusammenpassen
der Formhälften bzw. Formteile Führungsstiftlöcher, und zwar wird erfindungsgemäß,
wie für normale Formkästen bereits bekannt, auf einer Seite derselben Rundlochführung
und auf der anderen Seite Schlitzlochführung angeordnet, damit sich die beiden Hälften
genau zentrieren und beim Erwärmen ausdehnen können und damit die Führungsstifte
auch bei heißem Zulegen der Formhälften passen und sich nach dein Abkühlen nicht
festklemmen.