DE2437349C2 - Verfahren zum Wachsausschmelzen aus einer Präzisionsgießform und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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schon früher als feuerfestes Material für die einzel- oder es kann in trockener Form in einen der Über-

nen Schichten oder zum Hinterfüllen der Form zur züge eingebracht werden. Auch kann das Verlust-

Schatiung einer reduzierenden Atmosphäre beim Ab- material auf den äußersten Überzug aufgesprüht

gießen verwendet wurden, in einer Menge von 1 bis oder durch Eintauchen in eine Suspension des Ver-

50 Gewichtsprozent der Feststoffe in dem jeweiligen 5 lustmaterials aufgebracht werden.

Überzug und vorzugsweise in einer Menge von etwi Die folgenden spezifischen Beispiele erläutern die

3 bis 10 Gewichtsprozent, zufriedenstellende Ergeb- bei Anwendung der verschiedenen Varianten des

nisse. Andereiieits kann das Verlustmaterial auch Verfahrens erzielten Ergebnisse.

als Sprühüberzug auf die äußerste Oberfläche der

fertig zusammengebauten Form aufgesprüht werden. io Beispiell

Das Ausschmelzen des Wachses erfolgt innerhalb Eine erste Überzugsmasse wurde hergestellt, die

weniger Minuten im Frequenzbereich von 300 bis bis zu 25 Gewichtsprozent Graphitteilchen enthielt;

30 000 MHz und vorzugsweise im Bereich von 900 die Aufschlämmung besaß die folgende Zusammen-

bis 2500 MHz. Vorzugsweise schließt sich an die setzung:

Mikrowellenbehandlung eine Heißlufttrocknung des 15 ™„/ Viesekänrehinder

Formhohlraums an, durch welche die letzt™ Spuren ^ ° ™™h,

von Wachsmaterial aus den Hohlräumen der Form „,? £°..^m '

entfernt werden. ^zo '" ^uraP^mt·

Für einen zufriedenstellenden Betrieb soll das Ver- Nachdem die Form fertig aufgebaut war, wurde

lustmaterial einen Verlustfaktor von mindestens 1,0 20 sie einer Mikrowellenbestrahlung mit einer Frequenz

bei der Frequenz, bei welcher es der Bestrahlung mit von 2450 MHz bei einer Leistung von etwa 7,2 kW

elektromagnetischen Mikrowellen ausgesetzt wird, unterworfen. Aus dieser Form wurde das Wachs in-

besitzen. Der Verlustfaktor ist das Produkt aus der nerhalb etwa 3 Minuten entfernt.

Dielektrizitätskonstante und dem Tangens des Ver- „ . .

lustwinkels bei der jeweiligen Frequenz. 35 Beispiel/

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Die gleiche Art Form wie im Beispiel 1 wurde

Erfindung werden durch die folgende Beschreibung aufgebaut, mit der Ausnahme, daß jedem von zwei

bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit ersten Überzügen 25 Gewichtsprozent Graphitteil-

der Zeichnung näher erläutert. chen einverleibt wurden. Unter den gleichen Be-

Die Zeichnung ist eine schematische perspekti- 30 Strahlungsbedingungen wie im Beispiel 1 ließ sich

vische Darstellung eines kontinuierlich arbeitenden die Form innerhalb von 2 Minuten vom Wachs be-

Mikrowellenofens zum Wachsausschmelzen. freien.

Das übliche Verfahren zum Aufbau einer Präzi- Beispiel 3
SiOnSgIeBfO¹Ti besteht in der Herstellung eines

Wachsmodells des zu gießenden Gegenstands, wel- 35 In diesem Beispiel wurde die erste Hinterfüll-

ches in sehr feinteilige hochschmelzende Teilchen schicht durch Zugabe von 25 Gewichtsprozent Gra-

und ein oder mehrere Bindemittel enthaltende Auf- phitteilchen modifiziert. Während die Reißfestigkeit

schlämmungen eingebracht wird. Bei Bildung des der fertigen Form gegenüber der bei den Formen

ersten Überzugs wird die Teilchengröße des hoch- von* Beispiel 1 und 2 beobachteten abnahm, erfolgte

schmelzenden Stoffs, z. B. Kieselsäuremehl, extrem 40 die Wachsen if ernung innerhalb nur einer Minute,

fein gehalten, um eine gute Oberflächenbeschaffen- „ . -14

heit der fertigen Form zu erzielen. In typischer B e 1 s ρ 1 e

Weise können Bindemittel, z. B. kolloidale Kiesel- In diesem Beispiel bestand die erste Schicht der

säure, Natriumsilikat od. dgl., zusammen mit einem Hinterfüllmasse aus einer 50 : 50-Mischung von

bei niedriger Temperatur wirksamen Bindemittel, 45 Graphit und Sand. Es wurde gefunden, daß unter

7.. B. Polyvinylalkohol, zugegeben werden. Nach den vorstehend beschriebenen Bedingungen der

Aufbringung eines oder mehrerer der extrem fein- Wachsentfernung diese innerhalb etwa 2Vi Minuten

teiligen Überzüge werden diese getrocknet, worauf erfolgte.

man darauf eine Verstärkungsschicht aus gröberen Beispiel 5

hochschmelzenden Teilchen aufbringt. Anschließend 50

werden aus Aufschlämmungen hochschmelzender In diesem Beispiel wurde die fertige Form in eine

Teilchen mit größeren Abmessungen, z.B. aus Kie- wäßrige Suspension von Kohleteilchen getaucht,

seisäure, Quarz, Zirkonoxid, Titanoxid, Aluminium- deren Kohlegehalt 30 Gewichtsprozent betrug. Unter

oxid oder anderen Oxiden, weitere Schichten aufge- den vorstehend beschriebenen Bedingungen wurde

bracht und verfestigt, bis die Präzisionsgießform eine 55 das Wachs innerhalb 2 Minuten entfernt.

Dicke von etwa 3 bis 6 mm erreicht hat. Schließlich R ■ η' 1 6

ergeben ein oder mehrere abschließende Überzüge, ^p

welche hochschmelzende Teilchen und einen Kiesel- Eine fertig aufgebaute Form wurde mit einer

säurebinder enthalten, die Außenseite der fertigen 15 Gewichtsprozent kolloidale Kohleteilchen enthal-

p_orm. 60 tenden wäßrigen Suspension besprüht. Unter den

Wie bereits gesagt, kann das Verlustma.terial einer vorstehend beschriebenen Bedingungen wurde das der die fertige Form bildenden Schichten zugegeben Wachs aus der Form innerhalb etwa 2 Minuten auswerden. Vorzugsweise wird jedoch das Verlustmate- geschmolzen,
rial nicht in den allerersten Überzug eingebracht, da B e i s ρ i e 1 7
durch die Anwesenheit der feinteiligen Partikelchen 65

die Oberflächenbeschaffenheit beeinträchtigt werden In diesem Beispiel wurden die Graphitteilchen könnte. Das Verlustmaterial kann der die Überzüge einem der ersten oder Grundierüberzüge in einer orophpnden Tauchmasse als solcher zugesetzt werden, Konzentration von 25 Gewichtsprozent einverleibt.

Die an den ersten Überzug anschließende Hinterfüll- des Heißluftsystems, der Wachsentleerung in eine

schicht bestand aus einer 50:50-Mischung aus Wanne und der Fördervorrichtung wird durch eine

Kohleteilchen mit Sand. Es wurde gefunden, daß Kontrolleinheit 22 gesteuert.

aus dieser Form das Wachs innerhalb etwa 2 Minu- Nach einer vorherbestimmten Verweilzeit in dem

ten ausgeschmolzen werden konnte. 5 Mikrowellenabschnitt durchlaufen die Formen eine

Der Grad der Bestrahlung mit Mikrowellen zur Heißluftzone, in der sich ein Gehäuse 23, das ein Erzielung der Wachsentfernung hängt von minde- Gebläse 31 enthält, befindet, wobei letzteres Heißluft stens vier Faktoren ab. Es sind dies die Konfigura- mit einer Temperatur von etwa 82 bis 88° C (180 tion der Form, die Art der Verlustzusätze, die Kon- bis 190° F) auf die Form richtet, um so die letzten zentration dieses Zusatzes und die Stärke der Mikro- io darin enthaltenen Wachsspuren zu entfernen. Die wellenquelle. Es wurde auch gefunden, daß bei An- Bewegung des Schlittens durch die Heißluftzone bewendung einer zusätzlichen Erwärmung anschließend tätigt dann einen anderen Schalter (nicht gezeigt), an die Mikrowellenerwärmung die Dauer der Mikro- der ein Paar Luftzylinder 24 in Betrieb setzt, welche wellenbestrahlung auf etwa die Hälfte herabgesetzt eine Metallplatte 25 hochheben und so den Austritt werden kann. An Formen mit technischen Abmes- 15 aus der Heißluftzone gestatten. Wenn die Platte 25 sungen bei einer Leistung von 10 kW während 4 bis hochgehoben ist, befindet sich eine anschließende 5 Minuten durchgeführte Tests unter anschließender Platte 26 immer noch in ihrer unteren oder AbBehandlung in einem 93° C (200° F) warmen Heiß- schirmstellung, und nachdem der Schlitten unter der luftofen während einer entsprechenden Zeit, ergaben, Platte 25 durchgelaufen ist, betätigt er einen anderen daß solche Formen vollständig vom Wachs befreit »0 Schalter, welcher die Luftzylinder 24 entlastet und werden konnten. gleichzeitig ein Paar Luftzylinder 27 unter Anheben

Die Zeichnung zeigt eine Anlage zur kontinuier- der Platte 26 in Tätigkeit setzt, so daß die vom liehen Mikrowellen-Wachsausschmelzung. In der Wachs befreite Form von dem Förderband in einem Zeichnung ist mit 10 ganz allgemein ein Tisch be- Austrittsabschnitt 28 abgenommen werden kann,
zeichnet, der die verschiedenen Einheiten der An- 25 Die Schlitten sind in geeigneter Weise mit öfflage einschließlich eines Metallabteils 11 trägt, in nungen versehen, so daß das geschmolzene Wachs welches die Formen, aus denen das Wachs ausge- nach unten in eine Wanne 29 tropft, die sich über schmolzen werden soll, eingeführt werden. Die For- die ganze Länge der Fördervorrichtung vom Anmen mit den Modelltraubcn befinden sich auf ge- fang der Mikrowellenzone bis zum Austrittsabschnitt eigneten Schlitten (nicht dargestellt), die von An- 30 erstreckt. Durch eine Abführungsleitung 30 wird das triebsrollen 12 aufgenommen und über eine in einem wiedergewonnene Wachsmaterial einer Filtervorrich-Gehäuse 13 untergebrachte Antriebskette und Ket- tung oder einer anderen Reinigungsvorrichtung zugetenreder oder andere geeignete Antriebsmittel weiter- führt, so daß es zur Herstellung von Modellen wiebefördert werden. Wenn die Schlitten über die RoI- derverwendet werden kann.

len 12 gleiten, betätigen sie einen Mikroschalter oder 35 Die Mikrowellenmethode zur Entfernung der eine andere Schaltvorrichtung, wodurch ein Luft- Wachsmodelle umfaßt die rasche Erzeugung von zylinderpaar 14 betätigt wird, das eine Metallplatte Wärme an der günstigsten Stelle am oder nahe am 15 hochhebt, die als Abschirmung dient, um eine Modell infolge des Eindringvermögens der Hoch-Einstrahlung der Hochfrequenzstrahlung in das Ab- frequenzstrahlung. Die Wärmeübertragung innerhalb teil 11 zu verhindern. Beim Vorrücken des Schiit- 40 der Form erfolgt daher durch Wärmeleitung und tens durch den Ofen betätigt dieser andere Schalt- nicht durch langsamere Kombination von Konvekmittel (nicht dargestellt), welche die Luftzylinder 14 tion und/oder Wärmestrahlung plus Leitung wie bei veranlassen, die Platte 15 wieder in ihre abschirmende anderen Methoden. Außerdem können Stellen, die Stellung zu senken, während gleichzeitig ein Paar weniger erhitzt werden sollen, einfach von der Strah-Luftzylinder 16 unter Anhebung einer Platte 17 be- 45 lung durch einen Metallreflektor abgeschirmt werden, tätigt wird und dadurch den Eintritt in den Mikro- Die ankommende Form mit den Wachstrauben erwellenbehandlungsabschnitt freigibt. Dieser Ab- fährt keine unerwünschte Vorerhitzung und mögschnitt wird durch ein Paar Mikrowellengeneratoren lichenveise eine Zerstörung der Form durch Streu-18 und 19 erregt, welche über ein System von WeI- konvektionsströme oder Wärmestrahlung. Die Wielenleitera 20 und 21 Mikrowellenenergie auf die auf 50 dergewinnung des Wachses wird wegen der saubeden Schlitten befindlichen Formen mit den Modell- ren Wärmequelle und des Betriebs bei niedriger trauben liefern. Das ganze System, einschließlich Temperatur vereinfacht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1 2 diesen Zweck verwendeten zu verstehen, z. B. natür- Patentansprüche: liehe Wachse, synthetische Wachse, Polystyrol, Mi schungen verschiedener Wachse mit thermoplasti-

1. Verfahren zum Wachsausschmelzen aus sehen Stoffen u. dgl. Häufig enthalten solche Modeiieiner ein Wachsmodell enthaltenden Präzisions- 5 materialien Füllstoffe wie Adipinsäure, sowie Weichgießform, dadurch gekennzeichnet, daß macher, Härtungsmittel oder Modifizierungsmittel, man in die Struktur der Form ein Material mit Alle diese Steife fallen hier unter den Ausdruck einem hohen Verlustfaktor im Frequenzbereich »wachsartiges« Modellmatenal.

von 300 bis 30 000 MHz einbringt und die Form Die üblichste Methode zum Entwachsen einer

mit Mikrowellen dieses Frequenzbereichs bis zur io Form besteht m der Erhitzung derselben m einem Verflüssigung des Wachsmodells bestrahlt. Ofen, der über der Schmelztemperatur des Wachses

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- gehalten wird. Diese Methode besitzt jedoch den kennzeichnet, daß der Verlustfaktor mindestens Nachteil, daß sie verhältnismäßig langsam ist, viele 1,0 beträgt. Stunden bis zur Beendigung benötigt und mögliche

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 Beschädigungen der Form infolge der hohen Wärmekennzeichnet, daß der Frequenzbereich von 900 ausdehnung des Wachses mit sich bringt.

bis 2500 MHz geht. Eine rasche Erhitzung der Wachstraube der Form

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- mit Naßdampf in einem Autoklav wurde auch schon kennzeichnet, daß das Material mit hohem Ver- angewendet. Obwohl diese Methode etwas rascher lustfaktor Graphit ist. *° verläuft als die zuerst genannte, ist sie doch noch

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- eine chargenweise und erfordert eine umständliche kennzeichnet, daß das Material mit hohem Ver- Handhabung und läßt sich nicht leicht in einen konlustfaktor Kohle ist. tinuierlichen mechanischen Betrieb einordnen.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- Auch Methoden zur Wachsentfernung mittels Lökennzeichnet, daß der Graphit in einem den =>5 sungsmittcln wurden bereits angewendet, diese sind äußersten Überzug der Form bildenden Überzug jedoch allgemein teuer und in der Regel werden daaufgebracht wird. bei giftige oder explosive Dämpfe entwickelt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Zur Erzielung einer wirksamen Ausschmelzung kennzeichnet, daß die Form nach der Mikrowel- muß Wärme rasch zugeführt werden, um die Wachslenbestrahlung mit einem Heißluftstrom behan- 30 oberfläche zu schmelzen bevor die hohe Wärmedeltwird. ausdehnung des Wachses die Keramikhülle zerbre-

8. Vorrichtung zum Wachsausschmelzen aus chen kann. Bei einem optimalen Ausschmelzungseiner Präzisionsgießform, gekennzeichnet durch verfahren soll das Modell rasch entfernt werden, es eine Einlaßzone, gefolgt von einer eine Strah- soll wiedergewinnbar sein, und das Verfahren soll lungsquelle für Mikrowellen enthaltenden Er- 35 kontinuierlich und automatisch durchführbar sein, hitzungszone und einer Austrittszone, wobei Die Schaffung eines solchen Verfahrens ist die durch die Einlaßzone, die Erhitzungszone und Hsuptaufgabe der vorliegenden Erfindung.

die Austrittszone Fördermittel verlaufen, Mitte! Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in die

zur kontinuierlichen Förderung von aufeinander- Struktur der Form Material mit einem hohen Verfolgenden Formen und Sammelmittel für das ge- 40 lustfaktor im Frequenzbereich von 300 bis 30 000 schmolzene, aus der Form in der Erhitzungszone MHz (Verlustmaterial) eingearbeitet, worauf man ausgeschmolzene Wachs. die erhaltene Form mit Mikrowellen dieses Fre-

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeich- quenzbereichs bis zur Verflüssigung des Wachsnet durch eine zweite, zirkulierende Heißluft ent- modells bestrahlt. Bei diesen Frequenzen erzeugt haltende Erhitzungszone zwischen der Erhit- 45 das Verlustmaterial mit dem hohen Verlustfaktor zungszone und der Austrittszone. beim Auftreßen der Mikrowellenstrahlung Wärme.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekenn- Die Anwendung von Mikrowellenenergie in der zeichnet durch selektiv zwischen der Einlaßzone Gießereitechnik ist zwar bekannt, aber zu einem und der Erhitzungszon.t- postierbare Reflektoren ganz anderen Zweck als bei der Erfindung, nämlich zur Abschirmung der Einlaßzone vor der Strah- 50 zur vollständigen und gleichmäßigen Aushärtung von lung der Erhitzungszone. in einem Form- oder Kernkasten enthaltenen, gegossenen, härtbaren Kernen.

Das Verlustmaterial kann in einen der ersten

— Tauchüberzüge oder in die später aufgebrachte Be-

55 sandungsschicht oder in den abschließenden Überzug eingebracht werden. Die Einbringung des Ver-

Die Erfindung betrifft die Entfernung von wachs- lustmaterials, das vorzugsweise Kohle oder Graphit artigen Modellen aus Präzisionsgießformen durch ist, in einen der ersten Tauchüberzüge besitzt den Anwendung von Hochfrequenzenergie zur raschen Vorteil, daß das Schmelzen des Modells rascher erEntfernung des Wachsmodells ohne Beschädigung 60 folgt; jedoch besteht eine größere Möglichkeit, daß der Präzisionsgießform. die mechanischen Eigenschaften der Form beein-

Die Herstellung von Präzisionsgießformen nach trächtigt werden. In der Regel wird daher das Verdem »Wachsaus8chmelz«-Verfahren bedingt die Ent- lustmaterial bevorzugt einem der letzten Überzüge fernung des wachsartigen Modellmaterials aus der in einer zur Erzeugung einer ausreichenden Wärme um dieses Modell gebildeten Form, bevor diese ke- 65 genügenden Menge einverleibt, wobei so hohe Konramische Form bei einer hohen Temperatur gebrannt zentrationen, daß eine Mikrowellen-Lichtbogenbilwird. Unter »wachsartigen« Materialien sind alle dung eintreten könnte, vermieden werden. Allgezur Herstellung von schmelzbaren Modellen für mein gesprochen ergibt Kohle oder Graphit, die auch