NO763941L - - Google Patents

Abstract

Støping av glassprodukter ved voks-smeltemetoden.

Description

Støping i voks utgjør en av de eldst kjente, metall-urgiske fremgangsmåter. Den anvender en modell av et flyktig materiale, slik som voks, og fremstiller en sandform omkring

denne. Denne modell ødelegges under støpningen og erstattes av metallet mens gassene slipper ut gjennom omhyllingen.

Denne fremgangsmåte har fått mange forbedringer og som fagfolk kjenner til, er det nylig blitt mere økonomisk takket være anvendelse av modeller som består av materiale som har forholdsvis lav pris, slik som polystyren.

Imidlertid har den aldri kunnet anvendes for slike produkter som glass som har en høy smeltetemperatur,cgtettstortistørkningsområde. I virkeligheten kommer man som enggénerell regel aldri til å fylle formen hensiktsmessig uten å oppnå en ødeleggelse av veggene.

Under støpningen hvis man opererer med en temperatur som er relativt lav, risikerer man at glasset eller det glassaktige materiale størkner for .hurtig fremfor alt i de sonene som ligger nær de indre skillevegger i sanden, det vil si de soner hvor sanden er i kontakt med eller nær overflaten på den gassaygiven.de modell. Glasset danner da i denne sone alt ettersom støpningen foregår, suksessive lag som seg imellom

har en svak sammenheng. Bortsett fra de optiske feil som frem-kommer i gjenstanden som er støpt i glass, får denne, svake soner og en avglassing■som noen ganger kan føre til brudd på gjenstanden. Dette er tilfellet .når glasset eller det glassaktige produkt er støpt ved en for lav temperatur.

I dette-tilfellet er det også mulig under støpningen at blærer som skriver seg fra spaltningen av den forgassbare modell,ikke kan unnslippe gjennom den for viskøse glassmasse og som derved skaper,andre feil.

Hvis man således forsøker å fremstille glassgjen-stander ved hjelp, av den støpeteknikk som kan kalles "voksmetoden" og hvor modellen er et organisk polymert skum og kan forgasses ved støpetemperaturen, kan man ikke anvende glass med viskositet på 10 4 til 10 3 poises, det vil si viskositeter som svarer til de høyeste temperaturer av den som man kaller "arbeidsområde for glass" for utførelse av støpningen, idet dette "arbeidsområde" for glass strekker seg over viskosi-3 7

teten som ligger mellom 10 og 10 poises.

Hvis glasset eller andre glassaktige produkter bringes til en temperatur for hvilken viskositeten bare er 10 3, det vil si ennu er for høy og følgelig temperaturen for lav for å utføre en støpning ved voksmetoden.

Men man kan forøvrig ikke overoppvarme glasset til en hvilken som helst temperatur hvorved glasset udmerket kan støpes, idet viskositeten klart er mindre.

Hvis således glasset er altfor overoppvarmet og brakt til en temperatur for hvilken dets viskositet er meget lav, støter man på vanskeligheter med å holde formen. Man vet at modellen som består av polymert organisk skum og som er flyktig er før sin anbringelse på plass i sanden, overtrukket med et tynt lag som f.eks. består av en blanding av grafitt og tungtsmeltelig pulver. Dette tynne lag av overtrekk er påført ved hjelp av en hvilken som helst vanlig fremgangsmåte slik som fuktning, belegning, pulverpåsprøytning méd pistol etc. Det er nu fastslått at når glasset i ihellingsøyblikket har en viskositet som er for lav og hvis dette fordeler seg godt i alt rom som fyller modellen, trenger det gjennom det beskyttende lag av grafitt og tungtsmeltelig pulver når det kommer i kontakt med dette.

Glasset fordeler seg i lagene nær sanden og reagerer mer eller mindre med denne, og man kan ikke oppnå en gjenstand som svarer til modellen. Man kan fjerne denne vanskelighet ved å utføre et lag av grafitt og tungtsmeltelig pulver som er meget tykt, men vanskelighetene med å realisere et slikt lag hindrerrat fremgangsmåten kan bli industriell og nødvendiggjør utførelsen av flere etterfølgende lag og som krever en tørk-ningstid i tillegg til hvert lag.

En forholdsvis lav viskositet er allikevel nødvendig i de tilfelle der modellene har en innviklet form,f.eks. en spiralformet fjær eller en modell i form av et kors, eventuelt med utbuede partier på endene av korsgrenene etc.

I slike tilfelle skal glassets viskositet i ihelle-øyeblikket være tilstrekkelig høyt til at det ikke skal trenge gjennom laget rundt modellen og allikevel tilstrekkelig liavt til å tillate en riktig fylling av formen, det vil si uten dannelse av hulrom i gjenstanden.

Utdypende forsøk har gjort det mulig å fastslå at for å utføre støpningen av en glassgjenstand eller en av et glassaktig materiale ved hjelp av den teknikk som kalles "voksmetoden" med en modell i et materiale jsom kan gå over i

gass ved støpetemperaturen for glasset eller det glassaktige materiale, skal dette i. støpeøyeblikket ha en viskositet som ..ligger mellom 100 og. 20 ppis.es, fortrinnsvis. mellom 60 og 20 poises.

I en foretrukken utførelse utføres støpningen før temperaturen er falt til under "spenningstemperaturen" eller "strain point", det vil si den temperatur under hvilken de. indre spenninger i glasset.er praktisk' talt frigjortii løpet av fire timer, slik som definert i den franske norm NF-B 30-010.

For gjenstander av glass eller glassaktig materiale har det vist seg særlig fordelaktig å fukte sanden og til-sette et avbindingsmiddel som harpiks eller liknende, av en slak type som under støpningen tørker sanden nær overflaten aV gjenstanden og størkner sammen med tilsetningsmidlet for å danne et fast hylster omkring gjenstanden, som da kan håndteres. Spesielt holdes den støpte gjenstand i sitt hylster etter å være tatt ut av formen og .underkastes, sammen med sitt hylster, en gjentatt brenningsbehandling idet det beskyttende hylster brytes fullstendig etter gjentatt brenning.

Ved en annen spesiell utførelse er det glassaktige materiale et keramisk glass, det vil si som kan krystallisere ved termisk behandling etter støpningen.

Når den glassaktige støpte gjenstand er av et keramiserbart materiale, blir den keramiserende varmebehandling bestemt på forhånd for det materiale som skal støpes.. Etter støpningen og eventuelt gjentatt brenning av den støpte gjenstand underkastes gjenstanden varmebehandling for keramisering.

Om ønskes lar man når gjenstanden er av et keramiserbart glass,dette avkjøle i sandformen og når temperaturen for gjenstanden er litt mindre enn temperaturen for kjernedannelse, svarende til et. første trinn for varmebehandling for keramisering, men før dens temperatur synker under "strain point", underkastes den støpte gjenstand direkte keramisering ved å, fluidiseré sandlaget med en varm strøm.

Gjenstander av keramiserbart glass som er støpt i en sand som er, fuktet og som inneholder et bindemiddel, holdes fortrinnsvis i sitt hylster eller skall under hele behand-lingsvarigheten for keramiseringen, idet det beskyttende lag til slutt brytes.

For at oppfinnelsen lettere skal kunne forstås gis det i det følgende ikke begrensende eksempler på. utførelsen.

Eksempel 1

I et første eksempel er den valgte blanding et glassaktig keramiserbart produkt. Det går inn i systemet Si.Ø^~Al^O^ - B^O^som omfatter jernoksyd og alkalioksyder CaO og/ eller MgO samt et kjernedannende middel som består av krom-oksyd.

Glassblandingen er etter smeltning av de første materialer og raffinering uttrykt, i vektsprosent av oksyder:

Modellen som likner på den gjenstand som ønskes og av et materiale som hurtig kan forbrukes og gå over i gass ved støpetemperaturen,av det glassaktige materiale, legges på plass i sandkassene for støpning uten bunn og anbrakt på en støpeplate. Denne anordning tillater, som kjent, hurtig åg

ekstrahere gjenstandene etter støping.

Den anvendte sand som er finkornet og vanligvis i støpeteknikken kalt "voksmetoden" er svakt fuktet. Modellene som danner gass ved støpetemperaturen av glasset består av f.eks. polystyren eller polyetylenskum. Modellene omfatter en støpe-tapp som rager opp fra en trakt av tungtsmeltelig stål eller grafitt som tillater å lette ihellingen av glasset. Dette skjer når glassets temperatur er brakt til en verdi som svarer til en viskositet mellom 20 og 60 poises.

Det keramiserbare glass fra foreliggende eksempel har viskositeter på:

95 poises til 1176°C

57 poises til 1200°C

21 poises til 1230°C

De gjenstander som engang er støpt blir etterlatt i sanden i 5-10 min. alt etter deres volum, til de er avkjølt og tilstrekkelig stivnet til å kunne behandles uten å deformeres. Kassene ble deretter fjernet, sanden renner ut gjennom bunnen og stykkene hvis temperatur ligger på en størrelses-orden på 6 0 0°C, kan brennes påny.

Dette utføres ved omkring 3 0° over brenningspunktet eller "utglødningspunktet" for glasset, det vil si den temperatur hvorfra spenningen i glasset er praktisk talt frigjort i løpet av 15 min., slik som det er antydet i den franske norm NF-B030-010. Etter en oppholdstid på 1 time ved denne temperatur etterfulgt av en langsom avkjøling (0,5 til l°C/min(?.)

like til 500°C, og tilbakegangen til omgivende temperatur kan utføres med en avkjølingshastighet som ikke går ut over 10°C/ min.

Eksempel 2

Dette eksempel utføres som det foregående eksempel

med følgende forskjell: Sanden inneholder et avbindingsmiddei.

Etter ihelling av glasset i formene holdes gjenstandene i sanden like til en avkjøling som er tilstrekkelig til at de kan behandles uten å deformeres. Sandkassene blir deretter fjernet. Gjenstandene befinner seg innhyllet i et fast skall av j. sand som er dannet etter støpingen og som kommer av at det er et avbindingsmiddel i sanden. Stykkene anbringes i sitt stive skall direkte i en ovn for en varmebehandling for keramisering. Temperaturen i ovnen holdes i 3 0 min. ved 6 0 0°C for å få en kjernedannelse av gjenstanden. Deretter heves temperaturen til 850°C med en stigningshastighet på 2-5°C/min. alt etter anvendte glass. Med henblikk på krystallisering holdes temperaturen i 10 min. inntil 1 time, alt etter den søkte keramiseringsgrad. Gjenstanden underkastes en langsom avkjøling og det stive skall som omgir gjenstanden brytes når dette er avkjølt.

Eksempel 3

Arbeidsoperasjonene er de samme som i eksempel 1 like til avkjølingen av gjenstanden som holdes i sandformen. Man stopper avkjølingen når temperaturen for gjenstanden er litt mindre enn kjernedannelsestemperaturen, men uten å la denne temperatur synke til under "spenningspunktet", slik som definert i den franske norm NF-B 30-010.

Uten å fjerne gjenstanden fra sanden blir denne satt i en fluidiseringstilstand ved hjelp av en varm strøm og holdes ved de nødvendige temperaturer for varmebehandling for keramisering, slik som i eksempel 2, det vil si at man holder sand fluidisert i 30 min ved 600°C for å oppnå en kjernedannelse, deretter bringes til 850 C og holder denne temperatur k time til 1 time for å oppnå en krystallisering f og alt etter den keramisering som søkes.

Hvis sanden inneholder et avbindingsmiddel slik som

i eksempel 2, kan gjenstanden holdes i sitt faste skall av sand og avbindingsmiddel under den termiske behandling for keramisering i et fluidisert lag. Skallet knuses etter keramisering .

For å kunne utføre den termiske behandling for gjenstanden som må holdes i sand anvendes en sandform som er laget som følger: Bunnen i sandformen er av et porøst materiale slik som porøst stål og en fin metallduk hvis maskeåpninger er mindre enn diameteren for sandkornene. Bunnen er fast med kassen. Skilleveggene i denne forlenges oppover til en høyde som er større enn den vanlige høyde for å unngå at sanden kan slippe ut når den underkastes fluidisering. Under bunnen for kassen og som er av et porøst materiale, festes en annen tett kasse hvori det løper ut et inntak for varm gass som ved pas-sering gjennom den porøse bunn i sandformen, fører sandenttil. fluidisert tilstand.

Når sanden begynner å bli i fluidisert tilstand, synker gjenstanden som er støpt av plast for å hvile mot platen i bunnen av formen.

Om ønskes kan det anordnes en plate , slik som eri grill

eller trefot, like under den forgassbare modell.

Det skal forstås at disse eksempler bare er gitt for å illustrere oppfinnelsen. Man kan utføre forskjellige modi-fikasjoner uten å avvike fra oppfinnelsens ramme.

Således h/is det glassaktige materiale som støpes er et vindusglass, vil en viskositet på 60 poises svare til en temperatur for støpning på ca. 1500°C.

På samme måte kan man støpe og forme gjenstander av glass - kalt, ballonger eller flakonger eller av flaskeglass - forutsatt at under støpningen skal viskositeten være mellom 100 og 20 poises.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for støpning hvor man støper glass

eller et glassaktig produkt som er smeltet på plass for modeller som går tapt og som er utført av et materiale som blir til gass ved den temperatur hvorved det glassaktige produkt støpes, idet disse modeller er innført i en form fylt med sand eller mikropartikler av et tungtsmeltelig oksyd, karakterisert ved at i det øyeblikk støpningen foregår befinner det glassaktige produkt seg ved en temperatur for hvilken dets viskositet ligger mellom 100 og 20 poises.

2. Fremgangsmåte ifølge kravvl, karakterisert ved at viskositeten ligger mellom 60 og 20 poises.

3. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående kr.av, karakterisert ved at det glassaktige produkt er et glass som kalles keramiserbart, det vil si som ved en varmebehandling etter kjernedannelsen og deretter krystallisering fører til et vitrokeramisk produkt.

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at gjenstanden holdes til- bake i sin form før dens temperatur er falt til en temperatur som er lavere enn "spenningspunktet".

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at etter gjentatt brenning av den støpte gjenstand underkastes denne en varmebehandling for keramisering.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at gjenstanden etterlates i formen og når ved avkjøling temperaturen på den nevnte gjenstand er litt mindre enn temperaturen på kjernédannelsen, men over "spennings-punkt" og gjenstanden blir uten å være tatt ut av formen, underkastet direkte en varmebehandling for keramisering ved å fluidisere sanden i formen med en varmluftstrøm.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor glasset eller det vitrøse produkt helles & plasten for en modell som kan forgasses ved en støpetemperaturen, idet denne er neddyppet i formen som er fylt med sand som er svakt fuktet og som inneholder et avbindingsmiddel som danner et stivt skall av sand, og som utgjør legemet sammen med gjenstanden, karakterisert ved at den støpte gjenstand holdes i sitt skall under videre behandling.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at gjenstanden brennes påny i sitt skall idet dette ikke knuses før etter fullstendig gjentatt brenning.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at gjenstanden som er et keramiserbart glass-produkt og holdes i skallet under keramiseringsnvarmebehand-lingen, idet det nevnte skall bare knuses etteffullstendig keramisering.