DE1216496B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Formen, insbesondere Giessformen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B22d

Deutsche KL: 31c-24/i

Nummer: 1216496 £

Aktenzeichen: S 70529 VI a/31 c

Anmeldetag: 24. September 1960

Auslegetag: 12. Mai 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formen, insbesondere Gießformen, die aus einer vorzugsweise auf galvanoplastischem Wege erzeugten Matrize bestehen, an deren Rückseite ein die beim Gießen auftretenden Kräfte aufnehmender Metallblock angeordnet wird, sowie eine Vorrichtung in Gestalt eines Formbehälters zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Herstellung von Gießformen geschieht bekanntlich vorzugsweise auf galvanoplastischem Wege, da sich auf diese Weise eine ganz außerordentliche Formtreue erreichen läßt. Hierbei werden zunächst Matrizen mit geringer Wandstärke hergestellt, die demgemäß eine geringe mechanische Festigkeit aufweisen. Es ist dann notwendig, diese Matrizen so zu verstärken, daß sie die hohen Druckkräfte aushalten können, denen die Gießform im Betrieb ausgesetzt ist. Zu diesem Zweck wird die galvanoplastisch hergestellte Matrize in einen Formbehälter oder Formkasten gebracht, der mit einem flüssigen Metall oder einer flüssigen Legierung ausgegossen wird, nach dessen bzw. deren Erstarren die Matrize den obengenannten Druckkräften widerstehen kann. Besonders nachteilig wirkt sich bei der Herstellung von Gießformen auf diese Weise der Umstand aus, daß die Metalle oder Metallegierungen beim Erstarren in größerem oder geringerem Maße schwinden. Dieser Schwund hat zur Folge, daß sich das zur Verstärkung dienende Metall von der galvanoplastisch hergestellten Matrize ablöst, so daß diese an den so entstehenden hohlen Stellen, bedingt durch die geringe Wandstärke, ihre Zerbrechlichkeit behält.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesem Ubelstand abzuhelfen. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Rückseite der Matrize mit einer dichten Packung eines körnigen, hochschmelzenden Metalls versehen, über die Packung niedriger schmelzendes Metall gegossen und die Packung durch Schleudern mit dem Gießgut durchtränkt wird. In einer anderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Gedankens kann auch derart vorgegangen werden, daß die Rückseite der in einen Formbehälter eingesetzten Matrize mit einer dichten Packung eines körnigen hochschmelzenden Metalls versehen wird, dessen Oberflächen ebenso wie die Innenflächen des Formbehälters z. B. auf elektrolytischem Wege mit einer dünnen Schicht des gleichen oder eines ähnlichen niedriger schmelzenden Metalls od. dgl. oder einer ähnlichen niedriger schmelzenden Legierung überzogen werden, welches bzw. welche anschließend geschmolzen und in die Zwischeräume des gekörnten Materials eingepreßt wird bzw. werden. Dadurch Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von
Formen, insbesondere Gießformen

Anmelder:

. S. r. 1. Lepsa, Vicenza (Italien)
Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Scherrmann, Patentanwalt,
Eßlingen/Neckar, Fabrikstr. 9

Als Erfinder benannt:
Vincenzo Azzariti, Mailand;
Ernesto Gresele, Vicenza (Italien)

Beanspruchte Priorität:
■Italien vom 13. November 1959 (18 667)
f. d. Anspr. 1 und 2

ergibt sich ein besonders guter gegenseitiger Zusammenhalt des Materials des Formbehälters, des gekörnten Materials und des flüssigen Metalls bzw. der Legierung.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mit Vorteil ein Formbehälter zur Aufnahme des Materials sowie der Matrize verwendet werden, der sich gemäß weiterer Erfindung dadurch auszeichnet, daß er oben durch einen gelochten Dekkel verschlossen ist, durch welchen das Metall oder die Legierung unter der Wirkung der Zentrifugalkräfte in flüssigem Zustand unter Füllung der Zwischenräume in dem gekörnten Material hindurchgedrückt werden kann. Der Deckel verhindert hierbei, daß das gekörnte Metall auf dem flüssigen Metallbzw, der Legierung bei unterschiedlichen spezifischen Gewichten zwischen den beiden Metallen obenauf schwimmen kann, was eine ungleichmäßige Packungsdichte im erstarrten Zustand zur Folge hätte.

Es ist an sich bekannt, insbesondere zur Herstellung von Lagermetallen aus Eisen und Blei, Bleibronze sowie von Verbundmetallen aus Wolfram— Kupfer, Wolfram—Silber usw. ein Verfahren zu verwenden, nach dem ein Sinterskelett aus hochschmelzendem Metall nachfolgend durch geschmolzenes Metall von niedrigerem Schmelzpunkt getränkt wird. Dieses Verfahren wird jedoch allgemein zur Herstellung solcher »Mehrschicht-Materialien« verwendet, die anderen Anwendungsgebieten als der Erzeugung von Gießformen zugeordnet sind.

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Durch Verwendung des neuen Verfahrens lassen Bei einer anderen Ausführungsart des neuen Versich Gießformen erzeugen, die sich durch besondere fahrens wird der Metallbehälter 3, 4 zunächst auf Stabilität auszeichnen, weil das an die Matrize an- der Innenseite kräftig abgesandet, worauf er mit geschmolzene Metallkonglomerat über eine große einem Blechdeckel 5 verschlossen wird, der mit Festigkeit verfügt und daneben den gleichen Aus- 5 durchgehenden Löchern 6 versehen ist. Bei dieser dehnungskoeffizienten wie die Matrize selbst auf- Ausführungsart werden Metalle oder Metallegierunweist. Durch entsprechende Abstimmung der Eigen- gen verwendet, die unterschiedliche spezifische Geschäften des körnigen Werkstoffes auf die Größe der wichte und Schmelzpunkte aufweisen. Das Metall Körner einerseits und den Schmelzpunkt sowie den bzw. die Legierung mit dem höheren Schmelzpunkt Wärmeausdehnungskoeffizienten des Tränkmetalls io hat dabei ein geringeres spezifisches Gewicht, wähandererseits läßt sich nämlich ohne weiteres eine rend das Metall oder die Legierung mit dem niedriziemlich genaue Übereinstimmung der Wärmeaus- gen Schmelzpunkt ein höheres spezifisches Gewicht dehnungskoeffizienten der Matrize und des diese aufweist.

stützenden Metallkonglomerates erzielen. Darüber Das z. B. aus Stahl bestehende gekörnte Metall 7

hinaus bildet das gekörnte Metall zufolge seiner 15 wird durch die Löcher 6 im Deckel 5 in den Behäl-

festen Packung ein stabiles Skelett oder Gerüst, wel- ter 3 eingefüllt. Vorher wird es oberflächlich abge-

ches von dem in die Zwischenräume eingegossenen beizt und dann zusammen mit dem umschließenden

Metall zusammengehalten wird und somit eine sehr Behälter 3 kräftigen Erschütterungen ausgesetzt, um

große Widerstandsfähigkeit aufweist. Mit Hilfe des so eine feste Packung des Metalls in dem Behälter zu

neuen Verfahrens kann so eine einwandfreie Ver- 20 erhalten, in dem Kühlschlangen S angeordnet sind,

Stärkung der galvanoplastisch hergestellten Matrizen die durch das gekörnte Metall verlaufen. Der Be-

auf einfache Weise erreicht werden. halter 3 wird hierauf mit dem darin befindlichen ge-

Die Zeichnungen veranschaulichen die Durchfüh- körnten Stahl bis zum Schmelzpunkt des Materials, rung des Verfahrens gemäß der Erfindung bei der d. h. des Metalls oder der Legierung, erhitzt, das anHerstellung einer Gußform mit einer galvanoplastisch 25 schließend im flüssigen Zustand in den Behälter 3 erzeugten Matrize. Es zeigt eingefüllt wird. Dieses Material, das bei 8 ange-

F i g. 1 eine Gußform mit einer auf galvano- deutet ist und beispielsweise eine im wesentlichen

plastischem Wege hergestellten Matrize als Anwen- aus Bronze und Nickel bestehende Metallegierung

dungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung sein kann, wird vorher in einem passenden Ofen ge-

im Ausschnitt im axialen Schnitt und " 30 trennt !geschmolzen und dann flüssig in eine über

Fig. 2 die Gußform nach Fig. 1 in einer Drauf- dem Deckel 5 liegende Wanne 9 eingegossen. Das

sieht. Ganze wird schließlich in die Zentrifugentrommel 10

Die galvanoplastisch hergestellte Matrize 1 besteht eingebracht und die Wanne 9 oben mit einer Isolier-

z. B. aus hartem Nickel und findet als Gießform zum platte 12 abgedeckt. Die Wanne 9 soll mindestens so

Gießen von Kunstharzen Verwendung. Sie ist zusam- 35 groß sein, daß sie ungefähr das doppelte Gewicht

men mit einem Metallmodell 2 in einem Behälter des in dem Behälter 3 enthaltenen gekörnten Metalls

angeordnet, der ebenfalls aus Metall besteht und an flüssiger Metallegierung 8 aufnehmen kann. Unter

Seitenwände 3 und einen Bodenteil 4 aufweist, in der Wirkung der Zentrifugalkräfte wird die in der

welchen eine dem Querschnittsprofil des Modells 2 Wanne 9 befindliche flüssige Metallegierung durch

entsprechende Öffnung eingeschnitten ist. Die Ma- 40 die Löcher 6 im Deckel 5 in die Zwischenräume des

trize 1 ist mit dem Bodenteil 4 verschweißt. gekörnten Metalls 7 gedrückt, welche sie unter

Nach einer einfachen Ausführungsart des neuen Druck ausfüllt. Der das Material festhaltende Verfahrens wird das Metall bzw. die Metallegierung7 Deckel 5 verhindert hierbei, daß das gekörnte Mein Körnerform rings um die Matrize 1 in den Be- tall 7 auf der flüssigen Legierung obenauf schwimmt, halter eingefüllt. Der Schmelzpunkt und das spezi- 45 Die Zentrifuge muß -so ausgelegt sein, daß sie ein fische Gewicht des Metalls bzw. der Legierung sind Zentrifugalkraftfeld erzeugen kann, das auf die jeweils höher als jene des Metalls bzw. der Legie- Masse des flüssigen Metalls bzw. der Legierung mit rung, welches bzw. welche in flüssigem Zustand an- einer Beschleunigung von 30 bis 40 g wirkt. Die schließend auf das unter Umständen vorgewärmte, Zentrifuge wird so lange in Betrieb gehalten, bis die gekörnte Metall gegossen wird. Als flüssiges Metall 50 flüssige Legierung in den Zwischenräumen des gewird in idem beschriebenen Beispiel Zink verwendet. körnten Materials völlig erstarrt ist.
Der Behälter 3, 4 wkdi nun mit dem darin befind- Die Innenwände des Behälters 3 und die Oberlichen gekörnten Metall 7 und dem flüssigen Metall fläche des gekörnten Stahles 7 können bei dem neuen in die Trommel 10 einer Zentrifuge gebracht, die Verfahren zusätzlich zum Abbeizen, z. B.= auf elekmifr einem wärmeisolierenden Material 11 ausgeklei- 55 irischem Wege, mit einer sehr dünnen Schicht des det ist, worauf das Ganze kräftig zentrifugiert wird. schmelzenden Metalls bzw. Legierung überzogen Durch das Zentrifugieren wird das flüssige Metall in wenden, um so einen hervorragenden gegenseitigen die Zwischenräume des gekörnten Materials hinein- Zusammenhalt des Behältermetalls, des gekörnten gedrückt, das Zentrifugieren wird so lange fortge- Materials und des flüssigen Metalls· bzw. Legierung, setzt, bis das geschmolzene Metall erstarrt ist. Das 60 die in den Behälter eingepreßt werden, zu gewährflüssige Metall, das sich in den Zwischenräumen des leisten.

gekörnten Metalls befindet, ist während der Verfesti- Bei der Auswahl der Materialien zur Zusammengung einem Schwund ausgesetzt. Da jedoch eine setzung des Konglomerates werden zweckmäßigersehr große Anzahl Zwischenräume von sehr geringer weise zwei Materialien genommen, die einmal den Größe vorhanden ist, ist der bei der Verfestigung in 65 normalen Anforderungen genügen, aber dabei einen jedem Zwischenraum auftretende Schwund vernach- gleichen oder zumindest sehr ähnlichen Auslässigbar gering, so daß das gesamte Konglomerat dehnungskoeffizienten aufweisen. So werden bei der nur in praktisch unerheblichem Maße schwindet. Herstellung von Formen zum Gießen von thermo-

Claims (2)

5 6 plastischen Harzen nach dem neuen Verfahren mit höheres spezifisches Gewicht aufweist als das Me- Vorteil jeweils zwei Metalle bzw. Legierungen ver- tall oder die Legierung mit dem niedrigeren wendet, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, Schmelzpunkt. um so eine besonders günstige Gießform zu erhalten. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Ein nach dem neuen Verfahren hergestelltes Kon- 5 kennzeichnet, daß das Metall oder die Metall- glomerat, das aus gekörntem Stahl und ,einer Bronze- legierung mit idem niedrigeren Schmelzpunkt ein Nickel-Legierung besteht und bei dessen Herstellung höheres spezifisches Gewicht als das Metall oder eine Zentrifuge Verwendung fand, die mit der einer die Legierung mit dem höheren Schmelzpunkt Beschleunigung von 32 g entsprechenden Kraft auf aufweist. die Masseneinheit wirkte, hat folgende Eigenschaf- io 4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet ten: durch kräftige Erschütterungen des gekörnten Druckfestigkeit 70kg/cm* Materials. ,, . . , „,.,.,. , , , o 5. Formoehalter zur Aufnahme des Materials Zugfestigkeit 5 kg/citf deg Metallblockes sowie der Matrke für die Wärmeleitfähigkeit 30 CaVh m° C 15Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Patentansprüche: er oben durch einen gelochten Deckel verschlossen ist.

1. Verfahren zum Herstellen von Formen, ins- 6. Formbehälter nach Anspruch 5, dadurch gebesondere Gießformen, die aus einer Vorzugs- 20 kennzeichnet, daß die Innenflächen des Formbeweise auf galvanoplastischem Wege erzeugten hälters und .die Oberflächen des eingefüllten geMatrize bestehen, an deren Rückseite ein die körnten Materials gebeizt sind.

beim Gießen auftretenden Kräfte aufnehmender 7. Fonnbehälter nach Anspruch 6, dadurch ge-Metallblock angegossen wird, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Innenflächen des Formbekennzeichnet, daß die Rückseite der Ma- 25 hälters und die Oberflächen des gekörnten Matrize mit einer dichten Packung eines körnigen, terials z. B. auf elektrolytischem Wege zuerst mit hochschmelzenden Metalls versehen, über die einer dünnen Schicht eines niedrigschmelzenden Packung niedriger schmelzendes Metall gegossen Metalls bzw. einer .niedrigschmelzenden Metall- und die Packung durch Schleudern mit dem legierung überzogen sind. Gießgut durchtränkt wird. 30

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- In Betracht gezogene Druckschriften: kennzeichnet, daß das Metall oder die Metall- M. J. B als chin, »Pulvermetallurgie«, Halle, legierung mit dem höheren Schmelzpunkt ein 1954, S. 156.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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