Verfahren zur Herstellunz einer Giessform Die vorlie;-ende Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren zur Herstellung einer Giessform, nach dem sogenannten Wachs ausschmelzverfahren sowie auf die nach die sem Verfahren erhaltene Giessform. Diese Giessform. eignet sich insbesondere für das Giessen von Präzisionsgussstücken.
Beim Waehsausschmelzverfahren wird 1-e- @rölrnlich in der folgenden Weise gearbeitet: Nach Erzeugung eines Waehsmodelles des zu. giessenden Gegenstandes wird das Modell durch Spritzen oder Tauchen oder beides mit. einem Grundüberzug aus einer Suspension eines feinen feuerfesten Materials in einem flüssigen Bindemittel und dann mit einem Verputz aus feuerfestem Material, wie z. B. Siliciumdioxydsand oder gemahlenem, ge branntem Tonmaterial, versehen.
Aus diesem überzogenen Modell wird eine Form herge stellt, indem es auf eine metallische Unter lage gestellt, um die letztere :ein Kasten aus Stahl oder anderem. feuerfestem Material auf- rebaut und der Raum zwischen dem Modell und den Wänden des Kastens mit einem selbstbindenden Schlamm ausgefüllt wird, der Feststoffe, wie z. B. Siliciumdioxydsa.nd oder Silieiumdior;cdmehl, gemahlenes ge branntes Tonmaterial und Sillimanit, sowie ein Bindemittel, wie z. B. Ät.hylsilikat, Na triumsilikat, Zement und Wasser, gebrannten Gips und Wasser, enthält.
Nachdem die auf diese Weise hergestellte Giessform erhärtet ist, wird sie vorsichtig ausgetrocknet und dann auf eine Temperatur von 110 C er hitzt., um das Wachs auslaufen zu lassen. Die Giessform wird .dann gebrannt, indem deren Temperatur auf 1000 C gesteigert und auf dieser Stufe gehalten wird, bis der restliche Kohlenstoff vollständig entfernt ist. Die Form ist dann zur Aufnahme des geschmol zenen Giessmetalles bereit. Nachdem das 1@Te- tall in der Form gegossen worden ist, wird die letztere zerbrochen, um das Gussstück zu befreien.
Dieses Verfahren besitzt unter andern den Nachteil, dass Versuche durchgeführt werden müssen, um in jedem Fall herauszufinden, ob die Giessform genügend gebrannt worden ist und den erforderlichen Grad von Porosität aufweist, wobei zu berücksichtigen ist, da.ss die Porosität von verschiedenen Faktoren ab hängt, wie z. B. der Masse der Giessform, dem Ausmass der Entwachsung, der Beschaffen heit der Ofenatmosphäre und der Dauer, während welcher die Giessform im Ofen ver bleibt.
Ausserdem setzt .die begrenzte Aus wahl der zur Herstellung der Giessformen ver wendbaren Materialien der Regulierung der Erstarrungsgeschwindigkeit des gegossenen Metaller ziemlich enge Grenzen. Überdies besteht bei den herkömmlichen Entwachsungs- methoden unter Anwendung von Wärme die Gefahr der Bildung von Rissen in der Giess form.
Die vorliegende Erfindung bezieht .sieh nun auf ein Verfahren zur Herstellung einer Giessform, bei welchem auf ein Modell aus wachsartigem Material mehrere Überzüge aus feuerfestem Material wenigstens zum Teil durch Tauchen aufgebracht werden und welches dadurch gekennzeichnet.
ist, dass die Überzüge in solcher Zahl und in solcher Dicke auf das Modell aufgebracht werden, dass eine selbsttragende, für Dämpfe durchlässige Schale entsteht, und dass die Schale und das Modell der Einwirkung eines heissen Dampfes eines Lösungsmittels für das wachsartige Material des Modelles unterworfen werden, derart., dass der Dampf durch die Schale dringt und das wachsartige Material löst und von der Schale entfernt.
Die erhaltene Schale kann alsdann noch mit einer Trägermasse aus trockenem, feuer festem Material umgeben werden. Die Schale weist eine solche Dicke auf, dass zur Bildung der Giessform keine plastische Fülha,ng be nötigt wird. Die Dicke der Schale beträgt im allgemeinen 0,63-1,27 ein (je nach der Grösse und der Form des Modelles).
Es können verschiedene wachsartige Stoffe verwendet werden. Es ist zweckmässig, einen wachsartigen Stoff zu verwenden, der praktisch rein ist und einen Aschengehalt von weniger als 0,051/o aufweist.. Eine bevor zugte Arbeitsweise besteht darin, die Schale und das Modell in einer Atmosphäre der heissen Dämpfe des Lösungsmittels, beispiels weise in heissen Trichlorä.thylendämpfen, auf zuhängen, so da.ss diese Dämpfe in die durch lässige Schale eindringen,
.den wachsartigen Stoff zum Schmelzen bringen und lösen und o die Innenseite der Schale frei von jeglichen Rückständen zurücklassen. Man kann auch wasserlösliche, wachsartige Stoffe, z. B. Poly- äthy lenglykol, verwenden und mit Wasser dampf herauslösen.
Das wachsartige Material s kann beispielsweise durch Destillation aus dem Lösungsmittel zurückgewonnen und er neut verwendet werden. Als ersten Überzog kann man, beispielsweise durch Spritzen oder Tauchen, ein feines, feuerfestes Material auf das Modell aufbringen, um beim Giessen Guss- s stücke mit der gewünschten Ob.erflä.chen- beschaffenheit zu erhalten.
Nach Entfernung des Modelles aus der Schale wird die letztere vorzugsweise gegen das Eindringen von Verunreinigungen durch Verschliessen geschützt, beispielsweise durch Verschliessen der öffnung der Schale mit einem Wachsdeckel. Hierauf kann die Schale in einen Foimkasten gestellt und in trockenen Sand oder ein anderes trockenes, feuerfestes , Material eingebettet werden. Das Ausfüllen des Raumes rund um die Schale kann durch Vibrieren des Formkastens erleichtert wer den. Das Vibrieren wird jedoch normaler weise nicht nötig sein.
Der Formkasten kann , dann in einen Ofen gebracht. und bei der erforderlichen Temperatur behandelt werden, um die Form zu konsolidieren.
Da die Giessform für Dämpfe dureh- lässig ist., dringen die Dämpfe des Lösungs mittels durch die Wand der Giessform und greifen das Modell gleichzeitig von allen Seiten, also auch von der offenen Seite der Giessform her, an. Auf diese Weise wird die Giessform rasch und vollständig vom waehs- a.rtigen Material befreit. Wäre die Giessform kompakt und für Dämpfe undurchlässig, so könnten die heissen Dämpfe des Lösungsmit tels nicht voll zur Einwirkung kommen, bis jeder Teil der Giessform eine verhältnismässig hohe Temperatur, z. B. 120 C, erreicht hätte, wozu im allgemeinen Zeiten bis zu ''1 Stunden erforderlich wären.
In diesem Fall würde die wachsartige Substanz durch Aus- sehmelzen unter dem Einfluss .der Wärme entfernt und nicht durch die lösende Wir kung der Dämpfe.
Die Entfernung des wachsartigen Materials aus der Giessform mittels Wärme ist mit der Gefahr verbunden, dass sich in der Giessform. Risse bilden. Durch das Herauslösen des Wachsmodelles wird vermieden, dass sieh der wachsartige Stoff vor dem Schmelzen ausdehnt, so dass die Gefahr der Rissbildung reduziert und die Möglichkeit des Einschlus ses von feuerfestem Material im Metallguss- stück verringert wird.
Als Folge der pra.k- tiseli vollständigen Entfernung des wachs artigen Stoffes reduziert sieh die Zeit, wäh rend welcher die Form zwecks Ausbrennens von restlichem Kohlenstoff gebrannt. werden muss.
Da die :Schale für heisse Lösungsmittel- dämpfe durchlässig ist, kann sie eine solche Wanddicke aufweisen, dass es nicht nötig ist, die Giessform mit einem festen Trägermate rial zu umgeben. Die Verwendung .einer sol- ehen Schale ohne festes Trägermaterial bringt verschiedene Vorteile mit sich.
Auf die dickwandige selbsttragende Schale. braucht kein feuchtes oder nasses Trägermaterial auf gebracht zu werden, so dass sich die Porosität der Giessform leichter und genauer regulieren lässt, indem entweder die Porosität der Schale selbst, oder die Porosität .eines<U>ge-</U> gebenenfalls verwendeten trockenen Träger materials genau reguliert wird. Von der Art. der Porosität der Giessform hängt es ab, in welchem Ausmass fehlerhafte Gussstüeke er halten werden.
Die Porosität der Giessform ist ferner bestimmend für die Oberflächen beschaffenheit der Gussstücke und muss be sonders sorgfältig reguliert werden, wenn dünnwandige Gussstücke gegossen werden müssen. Die Porositä.t des Trägermaterials, sofern ein solches verwendet wird, kann er heblich grösser sein als diejenige der Schale. Die Porositä.t der Giessform als Ganzes ist dann, praktisch gesehen, gleich derjenigen der Schale. Die Porosität der Schale lä.sst sich nach dem vorliegenden Verfahren leicht.
durch entsprechende Variierung der durch 'fauchen aufgebrachten Überzüge hinsichtlich Zusammensetzung und Konsistenz regulieren. Ferner kann man unabhängig von der Poro- sität der Giessform das Trä-ermaterial im Hinblick auf den gewünschten Wä.riue- a bfluss wählen. Auf diese Weise ist es mög lich, die Erstarrung des Gussstückes langsam und derart stattfinden zu lassen, dass das (_Tussstück allmählich durch und durch er starrt, wie dies häufig erwünscht ist.
Dadurch, dass die Giessform wenigstens zum Teil durch Tauchen hergestellt wird, und es nicht nötig ist, ein feuchtes oder nasses Trägermaterial durch Vibrieren zu konsoli dieren, ist die Gefahr von Brüchen der Giess formen stark vermindert.
Bei den herkömmlichen Verfahren, bei welchen -für die Auskleidung der Form ein Schlamm verwendet wurde, traten dadurch Schwierigkeiten auf, dass das Auskleidungs- material das wachsartige Material des Mo delles angriff, indem es in den ersten Ober zug eindrang oder sich zwischen die Form oberfläche und das Modell infiltrierte. Als Folge dieser Vorgänge bildeten sich an der Oberfläche des Giessformhohlraumes uner wünschte Ablagerungen von feuerfesten Stof fen.
Diese Gefahren sind bei Verwendung einer gemäss dem vorliegenden Verfahren her gestellten dicken Schale nicht mehr zu be fürchten.
Die bei älteren Verfahren durchgeführte Vibrierung zwecks Konsolidierung der Giess form führte oft dazu, da.ss das Wachsmodell brach, bevor die Form konsolidiert war. Auch diese Gefahr kann mit dem vorliegen den Verfahren vermieden werden.
Da die erfindungsgemäss hergestellten Schalen eine hohe Wärmekapazität aufweisen können, gleichgültig ob .diese nun mit einem Trägermaterial ausgekleidet sind oder nicht, wobei die therrnisehe Kapazität dieses Tr ä gerinaterials in der Regel kleiner als die jenige der herkömmlich verwendeten, aus Schlämmen erhaltenen Trägermassen ist, ist die Gefahr, dass .das in die Form eingegos sene Metall die Enden des Formhohlraumes nicht erreicht, stark vermindert.
Das vorliegende Verfahren bietet auch in wirtschaftlicher Hinsicht bedeutende Vorteile. Durch Entfernung des Modelles in der oben beschriebenen Weise und infolge der Tat sache, dass kein nasses Auskleidungsmaterial verwendet zu werden braucht, das na,chträg- lieh getrocknet werden müsste, erübrigt sich die Verwendung eines Ofens für diese Zwecke, wodurch die Gefahr von Explosionen beseitigt ist -und die Aufwendungen für den Betrieb des Ofens wegfallen. Die Menge des zu verwendenden teuren Auskleidungsmate- ria.ls kann reduziert werden.
Das Träger material der einen Giessform ist überdies für eine andere Giessform sofort gebrauchsfertig. Daraus ergeben sich Einsparungen im Ein satz von Arbeitskräften und den daraus re sultierenden Kosten. Ein weiterer Vorteil der vereinfachten Auskleidung der Giessformen beruht darauf, dass das Gewicht der letzteren reduziert werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist ill- gemein für den Präzisionsguss von Stählen, Bronzen, Aluminium oder andern flüssigen Materialien anwendbar. <I>Beispiel</I> Ein Wachsmodell wird mit einem Grund überzug versehen, der aufgespritzt oder durch Eintauchen aufgebracht wird und ein Binde mittel der folgenden Zusammensetzung:
34,2 Vo19/o, Äthylsilika.t 58,2 Vol.o/o Alkohol (mit Methylalkohol denaturiert) 0,4 Vol.o/a Salzsäure (10 o/oig) 7,2 Vol.o/o Wasser und, für den Fall, da.ss der Überzug aufge spritzt wird, Zirkoniumsilikatpulver im Men genverhältnis von 198 g Pulver auf 100 ein- des Bindemittels, und für den Fall, dass der Überzug durch Eintauchen aufgebracht wird,
Silicium-dioxydmehl im Mengenverhält nis von 382 g auf 100 cm3 des Bindemittels enthält. Für die E.intauch- oder Spritzopera- tion können auch andere feine feuerfeste .11a- terialien, wie z. B. Sillimanit oder Aluminium oxyd, und andere Bindemittel, wie z. B. Na triumsilikat, Cement oder gebrannter Gips, verwendet werden.
Die Zusammensetzung des Grundüberzuges wird entsprechend der ge wünschten Oberflächenbeschaffenheit des Gussstückes und dem zu giessenden Metall gewählt.
Der Grundüberzug wird gründlich trock nen gelassen, worauf die Schale erzeugt wird, indem das Modell mehrmals in eine Suspen sion von feuerfestem Material eingetaucht, der Übersehuss der Suspension nach jedem Eintauchen abtropfen gelassen und nach jedem Eintauchen ein Verputz aus grob körnigem feuerfestem Material aufgebracht wird. Der Verputz kann beispielsweise aus gemahlenem feuerfestem Ofenziegelstein be stehen. Auf diese Weise wird ein Überzug der gewünschten Dicke aufgebaut. Die Dicke des Überzuges hängt von der Grösse und der Form des Wachsmodelles und der Belastung beim Giessen ab.
Nach jeder Eint.auehoperation wird der erhaltene Überzug gelieren gelassen, bevor der nächste Überzug aufgebracht wird. Die zum Gelieren der Überzüge .erforderliche Zeit kann vermindert werden, indem man einen Beschleuniger, wie z. B. Ammoniakdä.nrpfe, Magnesiumoxyd oder irgendein geeignetes Alkali, verwendet, oder vorzugsweise das Modell nach .der Bildung der einzelnen C ber- züge in einen Luftstrom von hoher Geschcvin-, digkeit, z.
B. in einen Windkanal, bringt, um die flüchtigen Bestandteile der Suspension ztt vertreiben und so die Bildung eines Gels zu bewirken.
Das zur Erzeugung der Überzüge verweh- , dete iHaterial kann ein trockenes Gemisch von 30 Getv % Silieiumdioxy dsand und 60 Gew.o/o Silicittmdioxydmehl. enthalten, das dem oben genannten Bindemittel im Mengen verhältnis von 347 g pro 100 eins Bindemit- - tel zugesetzt wird.
Die Korngrössen der ver schiedenen oben genannten Materialien sind wichtig.
In der folgenden Tabelle sind geeignete Korngrössen einerseits für Siliciumdioxvd- , sand und Silicitimdioxydmehl, die dazu be stimmt sind, im Gemisch mit dem Bindemit tel zur Herstellung von Tauchbädern für die Erzeugung der L?berzüge verwendet zu wer den, und anderseits für das Verputzmaterial f (z. B. gemahlenen Ofenziegelstein) angege ben.
Die in der linken Nebenkolonne der niit Lichte Maschenweite betitelten Kolonne an geführten Werte beziehen sich auf Siebe, durch welche das Siebgut hindurchgeht, 9 während die in der rechten Nebenkolonne an geführten Werte jene Siebe kennzeichnen, die das Siebgut. zurückhalten. So ist z. B. der ersten Zeile der Tabelle zu entnehmen, dass das Siebgut aus Partikeln mit solchen Korn grössen besteht, da.ss es durch ein Sieb mit der lichten Maschenweite von 0,317 mm hin durchgeht, während 301/o davon von einem Sieb mit der lichten Maschenweite von 0,21 mm zurückgehalten werden.
Die mit a) und b) bezeichneten Siebanalysen beziehen sich auf das gleiche Material. .
EMI0005.0007
<I>.Siebanalysen</I>
<tb> Lichte <SEP> Maschenweite <SEP> Gew. <SEP> %
<tb> Material <SEP> mm <SEP> zurückgehaltenes
<tb> Material
<tb> Siliciumdioxydsa.nd <SEP> 0,317 <SEP> 0.,21 <SEP> 30
<tb> 0,21 <SEP> 0,127 <SEP> 50
<tb> 0,127 <SEP> 0,084 <SEP> 15
<tb> Siliciumdioxydniehl <SEP> 0,127 <SEP> 0,084 <SEP> 15
<tb> 0,084 <SEP> 0,063 <SEP> 10
<tb> 0,063 <SEP> 75
<tb> Verputzmaterial <SEP> a) <SEP> 0,42 <SEP> 0,317 <SEP> 10
<tb> (z. <SEP> B. <SEP> gemahlener <SEP> 0,317 <SEP> 0,21 <SEP> 25
<tb> Ofenziegelstein) <SEP> 0,21 <SEP> 0,139 <SEP> 20
<tb> 0;
139 <SEP> 0,084 <SEP> 25
<tb> 0,084 <SEP> 20
<tb> b) <SEP> 1,27 <SEP> 0,635 <SEP> 40
<tb> 0,635 <SEP> 0,42 <SEP> 45
<tb> 0,42 <SEP> 0,21 <SEP> 15 Es ist wichtig, dass die feuerfesten Mate rialien vor dem Gebrauch trocken sind.
An Stelle der oben genannten Materialien können andere feuerfeste Materialien, wie z. B. Zirkoniumsilika.t, Sillima.nit, Alumi- niumoxyd, verwendet werden, die gegebenen falls andere Korngrössen aufweisen und in andern Mengenverhältnissen verwendet: wer den können als die oben genannten Materia lien. Die jeweils zu verwendenden Materialien werden entsprechend. der Form des Guss.- stüekes, dem zu giessenden Metall und der ge wünschten Oberflächenbeschaffenheit des Gussstückes gewählt.
Entsprechend kann man auch andere Bindemittel, wie z. B. Na.trium- silikat, Zement, gebrannten Gips und der gleichen, verwenden.
Nachdem die Schale .auf die gewünschte Dicke, beispielsweise auf 0;63-1,27 cm, 7e- braclit worden ist, muss das Wachsmodell ohne Beschädigung der Schale entfernt wer den. Zu diesem Zweck wird das in die Schale eingekleidete Modell in solcher Lage in einer Atmosphäre von Trichloräthylendämpfen auf gehängt, dass das geschmolzene Wachs aus allen Teilen der Schale auslaufen kann. Eine mit Trichloräthylen bei 120 C arbeitende Entfettungsanlage von gewöhnlicher Bauart eignet sich gut für die Durchführung dieses Teils des Verfahrens.
Die Trichloräthylen- dämpfe dringen in die durchlässige .Schale ein, lösen die Modellmasse und spülen die Schale aus, so dass an der Schale keine Spar von Wachs zurückbleibt und somit für jede gegebene Art von eine maxi male Porosität ,erhalten wird. Die Erfindung ermöglicht somit eine rasche Entwachsung der Schale.
Das auf den Boden der Ent fettungsanlage fallende Gemisch von Wachs und Trichloräthylen kann getrennt werden, worauf die beiden Bestandteile erneut ver wendet werden können.
Diese Trennung kann in einer Anlage, die derart arbeitet, da.ss der grösste Teil des Trichloräthylens bei 120 C abdestilliert und die im Wachs 7urüek'hleiben- den Spuren von Trichloräth5len durch Hin durchblasen von Luft durch das Gemisch ent fernt werden, leicht durchgeführt werden..
Die Schale wird dann in einen Form kasten aus hitzebeständigem Stahl gestellt und ringsum mit einem Mantel aus trockenem, feuerfestem Material umgeben. Dieses Mate rial kann aus Sand oder gemahlenem, ge branntem Ofenziegelstein oder aus irgend einem andern Material., das .die Schale genii- gend stützt und der Temperatur, auf welche die Giessform erhitzt wird, widersteht, und Glas sieh ausserdem nicht .dermassen ausdehnt, dass auf die Schale ein zum Eindrücken der selben genügender Druck ausgeübt wird, be stehen.
Ein Gemisch von Sand und von auf eine Grösse von 0,32 ein zerkleinertem, ge branntem Ofenziegelstein gestattet die Erzie lung ausgezeichneter Resultate und entspricht nicht nur den oben angeführten B:eding2ln- gen, sondern besitzt ausserdem den Vorteil, dass bei Erhitzung der Giessform auf erhöhte Temperatur das Gemisch eine leicht frit- tende Wirkung ausübt, wodurch der Schale ein besserer Halt verliehen wird und somit das Giessen unter Druck durchgeführt wer den kann.
Gegebenenfalls kann man dem Ge- rnisch zur Erzielung einer festeren Verbin dung frittende Mittel zusetzen. Die Korn grösse des Gemisches kann von Giessform zii Giessform verändert werden, um die rich tige Abkühlungsgeschwindigkeit für das .:u giessende Produkt zu, erzielen. Die Korngrösse kann auch innerhalb ein und derselben Form variiert werden., um ein progressives Erstarren zu erzielen.
Die Schale samt .deren. Verkleidung wird hierauf auf eine erhöhte Temperatur ge bracht und stabilisiert, worauf das Metall gegossen wird.
-Nach Abkühlung der Giessform kann das (russstüek leicht daraus entfernt werden, indem man das Füllmaterial ausgiesst, das dann zur @V iederverwendung bereit steht, und die Schale durch Hämmern oder Vibrie- ren vom Gussstüek loslöst. Die vom Gussstück entfernten Bruchstücke der Schale können zerkleinert und entweder als Verputzma.terial iür eine neue Schale oder als Füllmaterial für die Einbettung der Giessform verwendet werden.
Method for manufacturing a casting mold The present invention relates to a method for manufacturing a casting mold, according to the so-called lost wax process, and to the casting mold obtained by this method. This mold. is particularly suitable for casting precision castings.
With the Waehsausschmelzverfahren 1-e- @ rölrnlich is worked in the following way: After creating a Waehsmodelle of zu. pouring object is the model by spraying or dipping or both. a base coat of a suspension of a fine refractory material in a liquid binder and then with a plaster of refractory material, such as. B. silica sand or ground, ge burnt clay material, provided.
A form is produced from this coated model by placing it on a metal base around the latter: a box made of steel or other. refractory material is built up and the space between the model and the walls of the box is filled with a self-binding sludge, the solids, such as. B. Siliciumdioxydsa.nd or Silieiumdior; cdmehl, ground ge burned clay material and sillimanite, as well as a binder, such as. B. Ethyl silicate, sodium silicate, cement and water, baked plaster of paris and water contains.
After the mold produced in this way has hardened, it is carefully dried out and then heated to a temperature of 110 ° C. in order to let the wax run out. The casting mold is then fired by increasing its temperature to 1000 C and maintaining it at this level until the remaining carbon has been completely removed. The mold is then ready to receive the molten casting metal. After the 1 @ metal has been poured into the mold, the latter is broken to free the casting.
Among other things, this method has the disadvantage that tests have to be carried out to find out in each case whether the casting mold has been sufficiently fired and has the required degree of porosity, taking into account that the porosity depends on various factors such as B. the mass of the mold, the extent of dewaxing, the nature of the furnace atmosphere and the duration during which the mold remains in the furnace ver.
In addition, the limited selection of the materials that can be used for the production of the casting molds for regulating the rate of solidification of the cast metal is quite narrow. In addition, with the conventional dewaxing methods using heat there is a risk of cracks forming in the casting mold.
The present invention relates to a method for producing a casting mold, in which several coatings of refractory material are applied at least in part by dipping onto a model made of waxy material and which is characterized by this.
is that the coatings are applied to the model in such a number and in such a thickness that a self-supporting, vapor-permeable shell is created, and that the shell and the model are subjected to the action of a hot vapor of a solvent for the wax-like material of the model such. that the steam penetrates through the shell and loosens and removes the waxy material from the shell.
The resulting shell can then be surrounded by a carrier made of dry, refractory material. The shell has such a thickness that no plastic filling is required to form the casting mold. The thickness of the shell is generally 0.63-1.27 one (depending on the size and shape of the model).
Various waxy substances can be used. It is advisable to use a waxy substance that is practically pure and has an ash content of less than 0.051 / o .. A preferred mode of operation is to place the shell and the model in an atmosphere of hot vapors from the solvent, for example in hot trichloro-ethylene vapors, hang up so that these vapors penetrate into the
.melt and dissolve the waxy substance and o leave the inside of the bowl free of any residue. You can also use water-soluble, waxy substances such. Use eg polyethylene glycol and dissolve it with steam.
The waxy material s can be recovered from the solvent, for example by distillation, and used again. As a first coating, a fine, refractory material can be applied to the model, for example by spraying or dipping, in order to obtain castings with the desired surface texture during casting.
After the model has been removed from the shell, the latter is preferably protected against the penetration of contaminants by closing it, for example by closing the opening of the shell with a wax lid. The tray can then be placed in a foam box and embedded in dry sand or another dry, fire-proof material. Filling the space around the shell can be made easier by vibrating the molding box. However, vibration will not normally be necessary.
The molding box can then be placed in an oven. and treated at the required temperature to consolidate the shape.
Since the casting mold is permeable to vapors, the vapors of the solution penetrate through the wall of the casting mold and attack the model simultaneously from all sides, that is to say also from the open side of the casting mold. In this way, the casting mold is quickly and completely freed from the aqueous material. If the mold were compact and impermeable to vapors, the hot vapors of the solvent could not come into full effect until each part of the mold has a relatively high temperature, e.g. B. 120 C, which would generally require times of up to 1 hour.
In this case, the waxy substance would be removed by melting under the influence of heat and not by the dissolving effect of the vapors.
The removal of the waxy material from the mold by means of heat is associated with the risk of it getting in the mold. Form cracks. Detaching the wax model prevents the waxy substance from expanding before melting, so that the risk of crack formation is reduced and the possibility of refractory material being included in the metal casting is reduced.
As a result of the pra.k- tiseli complete removal of the waxy substance, the time is reduced, during which the mold is burned for the purpose of burning out residual carbon. must become.
Since the: shell is permeable to hot solvent vapors, it can have such a wall thickness that it is not necessary to surround the casting mold with a solid carrier material. The use of such a shell without a solid carrier material has various advantages.
On the thick-walled self-supporting shell. no moist or wet carrier material needs to be applied, so that the porosity of the casting mold can be regulated more easily and more precisely by using either the porosity of the shell itself or the porosity of a dry carrier which may be used materials is precisely regulated. It depends on the type of porosity of the casting mold to what extent defective castings will be kept.
The porosity of the casting mold is also decisive for the surface properties of the castings and must be particularly carefully regulated when thin-walled castings have to be cast. The porosity of the carrier material, if one is used, can be considerably larger than that of the shell. The porosity of the mold as a whole is then, from a practical point of view, the same as that of the shell. The porosity of the shell can be easily determined using the present method.
regulate the composition and consistency of the coatings applied by hissing accordingly. Furthermore, independently of the porosity of the casting mold, the carrier material can be selected with a view to the desired heat flow. In this way it is possible, please include, to let the solidification of the casting take place slowly and in such a way that the (_Tussstück gradually stiffens through and through, as is often desired.
The fact that the casting mold is at least partially produced by dipping, and it is not necessary to consolidate a moist or wet carrier material by vibration, greatly reduces the risk of the casting molds breaking.
In the conventional methods in which a slurry was used for lining the mold, difficulties arose in that the lining material attacked the waxy material of the model by penetrating the first upper train or between the surface of the mold and the model infiltrated. As a result of these processes, unwanted deposits of refractory materials formed on the surface of the mold cavity.
These dangers are no longer to be feared when using a thick shell manufactured according to the present process.
The vibration carried out in older methods for the purpose of consolidating the mold often resulted in the wax model breaking before the mold was consolidated. This risk can also be avoided with the present method.
Since the shells produced according to the invention can have a high thermal capacity, regardless of whether they are now lined with a carrier material or not, the thermal capacity of this carrier material is generally smaller than that of the carrier masses conventionally used and obtained from sludge the risk that the metal poured into the mold does not reach the ends of the mold cavity is greatly reduced.
The present process also offers significant economic advantages. By removing the model in the manner described above and due to the fact that there is no need to use a wet lining material that would have to be dried afterwards, the use of an oven for these purposes is unnecessary, thus eliminating the risk of explosions is - and the expenses for operating the furnace are eliminated. The amount of expensive lining material to be used can be reduced.
The carrier material of one casting mold is also immediately ready for use for another casting mold. This results in savings in terms of manpower and the resulting costs. Another advantage of the simplified lining of the casting molds is that the weight of the latter can be reduced.
The method according to the invention can generally be used for precision casting of steel, bronzes, aluminum or other liquid materials. <I> Example </I> A wax model is provided with a base coat, which is sprayed on or applied by dipping, and a binding agent of the following composition:
34.2 percent by volume, ethylsilica t 58.2 percent by volume alcohol (denatured with methyl alcohol) 0.4 percent by volume hydrochloric acid (10 percent) 7.2 percent by volume water and, in the event that the coating is sprayed on, zirconium silicate powder in a proportion of 198 g powder to 100% of the binder, and in the event that the coating is applied by immersion,
Contains silicon dioxide powder in the proportion of 382 g per 100 cm3 of the binder. For the E. immersion or spraying operation, other fine refractory materials, such as B. Sillimanit or aluminum oxide, and other binders, such as. B. Na trium silicate, cement or plaster of paris can be used.
The composition of the base coat is selected according to the desired surface properties of the casting and the metal to be cast.
The base coat is allowed to dry thoroughly, after which the shell is created by dipping the model several times into a suspension of refractory material, allowing the excess of the suspension to drain off after each immersion and applying a plaster of coarse-grained refractory material after each immersion. The plaster can be made of ground, refractory brick, for example. In this way a coating of the desired thickness is built up. The thickness of the coating depends on the size and shape of the wax model and the load during casting.
After each dewing operation, the resulting coating is allowed to gel before the next coating is applied. The time required for the coatings to gel can be reduced by using an accelerator such as. B. Ammoniakdä.nrpfe, magnesium oxide or any suitable alkali is used, or preferably the model after .the formation of the individual C coatings in an air stream of high speed, z.
B. in a wind tunnel, in order to drive off the volatile components of the suspension ztt and thus cause the formation of a gel.
The material used to produce the coatings can be a dry mixture of 30% silicon dioxide sand and 60% by weight silicon dioxide flour. contain, which is added to the abovementioned binder in a proportion of 347 g per 100 one binder.
The grain sizes of the various materials mentioned above are important.
In the following table, suitable grain sizes are on the one hand for silicon dioxide, sand and silicon dioxide powder, which are intended to be used in a mixture with the binding agent for the production of dipping baths for the production of the solder coatings, and on the other hand for the plastering material f (e.g. ground oven brick).
The values shown in the left-hand side column of the column with the clear mesh size refer to sieves through which the material to be sieved passes, 9 while the values given in the right-hand side column identify those sieves through which the material to be sieved passes. hold back. So is z. For example, the first line of the table shows that the material to be screened consists of particles with such grain sizes that it passes through a sieve with the clear mesh size of 0.317 mm, while 301 / o of it goes through a sieve with the clear mesh size of 0.21 mm are retained.
The sieve analyzes marked a) and b) relate to the same material. .
EMI0005.0007
<I>. Sieve analyzes </I>
<tb> Clear <SEP> mesh size <SEP> weight <SEP>%
<tb> material <SEP> mm <SEP> retained
<tb> material
<tb> Siliciumdioxidsa.nd <SEP> 0.317 <SEP> 0., 21 <SEP> 30
<tb> 0.21 <SEP> 0.127 <SEP> 50
<tb> 0.127 <SEP> 0.084 <SEP> 15
<tb> Siliciumdioxydniehl <SEP> 0.127 <SEP> 0.084 <SEP> 15
<tb> 0.084 <SEP> 0.063 <SEP> 10
<tb> 0.063 <SEP> 75
<tb> Plastering material <SEP> a) <SEP> 0.42 <SEP> 0.317 <SEP> 10
<tb> (e.g. <SEP> e.g. <SEP> ground <SEP> 0.317 <SEP> 0.21 <SEP> 25
<tb> furnace brick) <SEP> 0.21 <SEP> 0.139 <SEP> 20
<tb> 0;
139 <SEP> 0.084 <SEP> 25
<tb> 0.084 <SEP> 20
<tb> b) <SEP> 1.27 <SEP> 0.635 <SEP> 40
<tb> 0.635 <SEP> 0.42 <SEP> 45
<tb> 0.42 <SEP> 0.21 <SEP> 15 It is important that the refractory materials are dry before use.
Instead of the above materials, other refractory materials, such as. B. Zirkoniumsilika.t, Sillima.nit, Alumi- niumoxid, can be used, which if necessary have different grain sizes and used in different proportions: who can than the materials mentioned above. The materials to be used in each case are accordingly. the shape of the casting, the metal to be cast and the desired surface finish of the casting.
Accordingly, you can also use other binders, such as. Use e.g. sodium silicate, cement, plaster of paris and the like.
After the shell has been braclitized to the desired thickness, for example 0.63-1.27 cm, the wax model must be removed without damaging the shell. For this purpose, the model clad in the bowl is hung in such a position in an atmosphere of trichlorethylene vapors that the melted wax can run out of all parts of the bowl. An ordinary type of degreaser operating with trichlorethylene at 120 C is well suited for performing this part of the process.
The trichlorethylene vapors penetrate the permeable shell, dissolve the model mass and rinse the shell out, so that no savings of wax remains on the shell and thus a maximum porosity is obtained for any given type of shell. The invention thus enables the shell to be dewaxed quickly.
The mixture of wax and trichlorethylene falling on the bottom of the degreasing system can be separated, whereupon the two components can be used again.
This separation can easily be carried out in a plant which works in such a way that most of the trichlorethylene is distilled off at 120 ° C. and the traces of trichlorethylene remaining in the wax are removed by blowing air through the mixture ..
The shell is then placed in a mold box made of heat-resistant steel and surrounded all around with a jacket made of dry, refractory material. This material can be made of sand or ground, baked brick, or any other material that will adequately support the shell and withstand the temperature to which the mold is heated, and glass will not expand to such an extent. that sufficient pressure is exerted on the shell to press it in.
A mixture of sand and a kiln brick, which has been crushed to a size of 0.32, allows excellent results to be achieved and not only corresponds to the conditions listed above, but also has the advantage that when the mold is heated up If the temperature increases, the mixture has a slightly deep-frying effect, which gives the shell a better hold and thus the pouring can be carried out under pressure.
If necessary, frying agents can be added to the mixture to achieve a stronger connection. The grain size of the mixture can be changed from mold to mold in order to achieve the correct cooling rate for the product to be cast. The grain size can also be varied within one and the same mold in order to achieve progressive solidification.
The bowl and its. The cladding is then brought to an elevated temperature and stabilized, after which the metal is poured.
-After the mold has cooled down, the soot can easily be removed from it by pouring out the filler material, which is then ready for reuse, and detaching the shell from the casting by hammering or vibrating. The fragments of the shell removed from the casting can be removed crushed and used either as plastering material for a new shell or as filling material for embedding the casting mold.