DE1067570B - Precision casting process - Google Patents
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Description
Präzisionsgießverfahren Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des bekannten Präzisionsgießverfahrens, bei dem Ausschmelzmodelle verwendet werden. Hierbei ist es bekannt, eine feste Gießform in einem Formkasten entweder durch Einbetten des Wachsmodells in einem hitzebeständigen Material mit einem Bindemittel zu bilden oder das Wachsmodell wiederholt mit einer Paste aus hitzebeständigem Material zu besprühen bzw. in eine solche Paste einzutauchen und dann anschließend den Überzug des besprühten oder getauchten Wachsmodells in einem Formkasten so zu vervollständigen, daß eine feste Form entsteht.Precision casting process The invention relates to an improvement in the known precision casting process in which lost models are used. Here it is known to either embed a solid casting mold in a molding box of the wax model in a heat-resistant material with a binder or the wax model is repeatedly covered with a paste of heat-resistant material spray or immerse in such a paste and then then the coating to complete the sprayed or dipped wax model in a molding box so that that a solid form arises.
In dieser Verfahrensstufe wurde das Wachs bisher auf verschiedene Weise aus der fertigen Form entfernt, z. B. durch Erhitzen in einem Ofen oder durch Herauslösen mit einem flüssigen Lösungsmittel. Es wurde auch schon vorgeschlagen, die letzten Spuren des Wachses so zu entfernen, daß es durch weiteres Erhitzen zum Verdampfen gebracht und die Wachsdämpfe mit Hilfe einer Pumpe durch die Wände der Form abgesaugt wurden.In this stage of the process, the wax has been used in various ways Way removed from the finished form, e.g. B. by heating in an oven or by Dissolve with a liquid solvent. It has also been suggested to remove the last traces of the wax so that it can by further heating to Brought to vaporization and the wax vapors with the help of a pump through the walls of the Form sucked.
Wenn Hitze angewendet wurde, mußte die Form sehr haltbar und fest ausgebildet werden, um den Ausdehnungsdruck des Wachses auszuhalten, der das Bestreben hat, die Form zu zerbrechen. Mit den bekannten Mitteln war es nicht möglich, mit der erforderlichen Zuv erlässigkeit und Gründlichkeit die letzten Wachsspuren oder Krackrückstände von der inneren Oberfläche der Form zu beseitigen, um immer fehlerfreie Gußteile zu erreichen. Die Entfernung des Wachses gestaltete sich sehr langwierig und mußte bei Anwendung der bekannten Mittel oft in mehreren Stufen durchgeführt werden.When heat was applied, the mold had to be very durable and strong designed to withstand the expansion pressure of the wax which the aspiration has to break the mold. With the known means it was not possible with the required reliability and thoroughness, the last traces of wax or Eliminate cracking residue from the inner surface of the mold to keep it flawless To achieve castings. The removal of the wax turned out to be very tedious and often had to be carried out in several stages when using the known means will.
Gemäß vorliegender Erfindung wird für den Präzisionsguß ein Wachsmodell mit mehreren Überzügen aus feuerfestem Material im Tauchverfahren so hergestellt, daß das Modell mit einer so großen Anzahl von Überzügen und von solcher Dicke versehen wird, daß eine selbsttragende Formschale gebildet wird, und daß zur Entfernung des Wachsmodells aus der Schale heiße Lösungsmitteldämpfe verwendet werden, welche durch die Schalenwände hindurchgeführt werden.According to the present invention, a wax model is used for precision casting manufactured with several coatings of refractory material in the dipping process in such a way that that the model was provided with such a large number of coatings and of such thickness is that a self-supporting shell is formed, and that to remove the Wax model from the shell hot solvent vapors are used, which through the shell walls are passed through.
Bei diesem Verfahren ist die gebildete Form fest genug, um die übliche Beanspruchung beim Guß auszuhalten. Da die Dämpfe oder ihr Kondensat durch die Schalenwände hindurchgehen und die Bindung zwischen dem Wachs und der Form aufheben, ehe die Wachsmasse durch die Hitze der Dämpfe sich ausdehnt, kann die Form infolge der Wachsausdehnung nicht mehr brechen. Die letzten Wachsspuren werden durch das heiße Lösungsmittel ohne Zersetzung des Wachses entfernt, und so ist die innere Oberfläche der Schalenform völlig rein. Im Gegensatz zu der bisherigen Arbeitsweise, bei der das Hinterfüllmaterial vor der Entfernung des Wachses in einen Formkasten eingebracht wurde, kann die Schalenform gemäß der Erfindung ohne Hinterfüllung verwendet werden. Sie kann aber auch nach der Entfernung des Wachses mit einer Stützmasse aus trockenem, hitzebeständigem Material umgeben werden. Die Dicke der Schale kann in der Größenordnung von 0,64 bis 1,28 cm je nach der Größe und Gestalt des Wachsmodells betragen. Die Verwendung eines plastischen Stützmaterials zur Bildung der Form ist nicht erforderlich.In this procedure, the formed shape is firm enough to be the usual one Withstand stress during casting. As the vapors or their condensate through the shell walls go through it and break the bond between the wax and the mold before the Wax mass expands due to the heat of the fumes, the shape as a result of the wax expansion no longer break. The last traces of wax are due to the hot solvent removed without decomposing the wax, and so is the inner surface of the shell shape completely pure. In contrast to the previous way of working, in which the backfill material was placed in a molding box before the wax was removed, the shell mold can be used according to the invention without backfilling. But it can also follow the removal of the wax with a support material made of dry, heat-resistant Be surrounded by material. The thickness of the shell can be on the order of 0.64 to 1.28 cm depending on the size and shape of the wax model. The usage a plastic support material to form the mold is not required.
Für das neue Verfahren können verschiedene Wachse benutzt werden, wobei es erwünscht ist, daß das Wachs praktisch rein ist, einen Aschegehalt von weniger als 0,05 °/m aufweist und eine geeignete Lös -lichkeit besitzt.Various waxes can be used for the new process, it is desirable that the wax be practically pure, an ash content of less than 0.05 ° / m and has a suitable solubility.
Bei der Ausführung der Erfindung hat sich besonders dampfförmiges Trichloräthylen bewährt. Auch ein wasserlösliches Wachs wie z. B. Polyäthylenglycol mit Wasserdampf als Lösungsmittel kann verwendet werden. Das Lösungsmittel mit dem darin gelösten Wachs kann wieder von dem Wachs z. B. durch Destillation befreit und erneut zur Lösung des Wachses verwendet werden. Vor der Aufbringung der oben beschriebenen überzüge kann das Modell einen primären Überzug erhalten, z. B. durch Tauchen oder Aufsprühen von besonders feinkörnigem, feuerfestem Material zur Erzeugung einer guten Oberfläche des Gußstücks.When carrying out the invention, it has been particularly advantageous to use vapor Trichlorethylene proven. A water-soluble wax such as. B. polyethylene glycol with steam as a solvent can be used. The solvent with the Wax dissolved therein can be removed from the wax z. B. freed by distillation and used again to dissolve the wax. Before application the above-described coatings can be given a primary coating on the model, z. B. by dipping or spraying particularly fine-grained, refractory material to produce a good surface on the casting.
Nach der Entfernung des Wachsmodells wird die Formschale zweckmäßig verschlossen, z. B. durch Verschließen der Schalenöffnung durch einen Wachsüberzug, damit verunreinigende Teilchen nicht in das Innere gelangen können. Danach kann die Formschale in einen Formkasten eingebracht und mit trockenem Sand oder anderen trockenen, hitzebeständigen Materialien umgeben werden, wobei die Sandpackung um die Schale gewünschtenfalls durch Rütteln des Formkastens verdichtet werden kann, was an sich normalerweise nicht notwendig ist; der Formkasten kann dann in einen Ofen eingebracht und auf die erforderliche 1 emperatur zur Verfestigung der Form erhitzt werden.After the wax model has been removed, the shell mold becomes useful closed, e.g. B. by closing the shell opening with a wax coating, so that contaminating particles cannot get inside. After that you can the shell mold placed in a molding box and covered with dry sand or other dry, heat-resistant materials are surrounded, with the sand pack around if desired, the shell can be compacted by shaking the molding box, which is not normally necessary in itself; the molding box can then be in a Oven and set to the required temperature for solidification of the mold be heated.
Durch dieses Verfahren werden viele der bei der [email protected] Praxis auftretenden Nachteile vermieden. So schafft die Verwendung einer derartigen Formschale, aus der jede Spur von Wachs und restlichen Kohlenstoffen durch heiße Lösungsmitteldämfe, wie oben beschrieben, entfernt ist, bevor die Formschale hinterfüllt wird, eine bessere Porosität der Form, bessere Oberflächeneigenschaften bzw. Nachbearbeitbarkeit des Gußstückes und die Erleichterung des Gießens dünner Teile; außerdem ist es durch Einstellen der Porosität des lockeren, die Schale umgebenden stützenden Materials möglich, die Porosität der Form allein von der Teilchengröße und der Dicke der Schale abhängig zu machen.Through this process, many of the [email protected] practice occurring disadvantages avoided. The use of such a molded shell, from which every trace of wax and remaining carbons through hot solvent vapors, as described above, is removed before the shell mold is backfilled, a better porosity of the mold, better surface properties and reworkability the casting and the ease of casting thin parts; besides, it's through Adjusting the porosity of the loose supporting material surrounding the shell possible, the porosity of the form depends solely on the particle size and the thickness of the shell to make dependent.
Wenn die Erstarrung des Gießmaterials progressiv verläuft, ist es oft erwünscht, die Verfestigung mit geringer Geschwindigkeit vor sich gehen zu lassen. Bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann die Erstarrungsgeschwindigkeit durch geeignete Variierung der Dichte des die Schale umgebenden Materials infolge Erhöhung oder Erniedrigung der Wärmeleitung gesteuert werden. Bei dem bekannten Verfahren muß die Wahl des Formmaterials auf Grund der Ausdehnungs- und Zusammenziehungseigenschaften der Form so-,vie der Festigkeit geschehen.If the solidification of the casting material is progressive, it is it is often desirable to have the solidification proceed at a slow rate. When using the method according to the invention, the rate of solidification can by suitably varying the density of the material surrounding the shell Increase or decrease in heat conduction can be controlled. With the well-known Process must be the choice of molding material based on its expansion and contraction properties form as well as solidity.
Während bei der Behandlung gemäß dem bekannten Verfahren in Ofen unter Zirkulation von heißer Luft zur Entfernung des Wachses aus der Form die Gefahr des Entstehens von Rissen oder Sprüngen in der Form vorliegt, wird diese Gefahr durch die Verwendung eines Lösungsmittels gemäß der Erfindung im wesentlichen oder vollständig ausgeschaltet.While under the treatment according to the known method in oven Circulation of hot air to remove the wax from the mold reduces the risk of the If there are cracks or cracks in the form, this danger is caused by the use of a solvent according to the invention substantially or entirely switched off.
Auch führt das Verfahren gemäß der Erfindung hinsichtlich der Kosten zu erwünschten Vorteilen, da billigeres Material für die Schale genügt und das die Schale umgebende Material wieder verwendet werden kann, die Arbeitskosten infolge der einfacheren Formherstellungsmethoden gesenkt werden, bei der Entfernung von Kohlenstoff in der beschriebenen Weise und bei der Vermeidung einer nassen Ausfüllung der Form, die nachfolgend getrocknet werden muß, Ofen für diese Zwecke nicht verwendet zu werden brauchen, die Gefahr einer Explosion vermieden wird und die Feuerungskosten verringert werden, die Kosten für das Handhaben der Formen infolge ihrer geringeren Gewichte vermindert werden. Die Erfindung ist allgemein anwendbar für das Gießen von Stahl, Bronze, Aluminium und anderen Gießmaterialien. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden erläutert.Also, the method according to the invention leads in terms of cost to desirable advantages, since cheaper material is sufficient for the shell and the Material surrounding the shell can be reused, resulting in labor costs of the simpler mold making methods are lowered in the removal of Carbon in the manner described and avoiding a wet filling the mold, which must subsequently be dried, the oven is not used for this purpose need to be, the risk of explosion is avoided and the combustion costs can be reduced, the cost of handling the molds due to their lower Weights are reduced. The invention is generally applicable to casting of steel, bronze, aluminum and other casting materials. A preferred embodiment the invention is explained below.
Das Wachsmodell wird mit einem primären Überzug versehen durch Aufsprühen oder Tauchen unter Verwendung eines Bindemittels folgender Zusammensetzung 34,2 Volumprozent Äthylsilikat, 58,2 Volumprozent methylierter Sprit, 0,4 Volumprozent Salzsäure (10°/aig), 7,2 Volumprozent Wasser.The wax model is provided with a primary coating by spraying on or dipping using a binder of the following composition 34.2 Volume percent ethyl silicate, 58.2 volume percent methylated fuel, 0.4 volume percent Hydrochloric acid (10% / aig), 7.2 percent by volume water.
Für das Aufsprühen wird Zirconsilikatpulver in einem Mengenverhältnis 198,5 g Pulver auf 100 ccm Bindemittel und für das Tauchen Kieselsäurestaub in dem Mengenverhältnis von 382,7 g auf 100 ccm Bindemittel verwendet. Für das Tauchen oder Aufsprühen können andere feinkörnige, hitzebeständige Stoffe Verwendung finden, wie z. B. Sillimanit, Ton und andere Bindemittel, wie Natriumsilikat, Zement oder Gips.Zirconium silicate powder is used in a quantity ratio for spraying 198.5 g powder on 100 cc binder and for dipping silica dust in the Quantity ratio of 382.7 g to 100 ccm of binder used. For diving other fine-grained, heat-resistant substances can be used, such as B. Sillimanit, clay and other binders such as sodium silicate, cement or Plaster.
Die Zusammensetzung des primären Überzugs wird gemäß der gewünschten Oberflächeneigenschaften des Gußstückes und dem Gießmetall gewählt.The composition of the primary coating will be according to the one desired Surface properties of the casting and the casting metal selected.
Den primären Überzug läßt man vollkommen trocknen, worauf die Schale durch mehrmaliges Eintauchen in einen Brei von hitzebeständigem Material gebildet wird, den überschüssigen Brei läßt man nach jedem Tauchen abtropfen; nach jedem Eintauchen kann die Oberfläche mit einem grobkörnigen, hitzebeständigen Material bedeckt werden. Dieses Grobkorn kann z. B. aus zerkleinerter Schamotte bestehen. Auf diese Weise wird eine Schicht gewünschter Dicke geschaffen, wobei die Dicke abhängig ist von der Größe und der Gestalt des Wachsmodells und den Beanspruchungen beim Gießen.The primary coating is allowed to dry completely, followed by the shell formed by repeated immersion in a slurry of refractory material the excess pulp is allowed to drain off after each immersion; after every The surface can be immersed with a coarse-grained, heat-resistant material to be covered. This coarse grain can, for. B. consist of crushed chamotte. In this way a layer of the desired thickness is created, the thickness depends on the size and shape of the wax model and the loads when pouring.
Den bei dem jeweiligen Tauchen erhaltenen Überzug läßt man vor Aufbringen des nächsten Überzuges fest werden. Die für das Festwerden der Überzüge benötigte Zeit kann vermindert werden durch Anwendung eines Beschleunigers, wie z. B. Ammoniakdampf, Magnesiumoxyd oder anderer alkalischer Stoffe, oder durch Einbringen des Modells nach jedem Überziehen in einen Luftstrom. In der Praxis wird diese letztgenannte Methode mit Vorteil angewendet, wobei vorzugsweise ein geeignet geformter Windkanal angewendet wird, der gleichzeitig eine gewisse Anzahl von Formen aufnehmen kann.The coating obtained in the respective dipping is left before application of the next coat. The one needed to set the coatings Time can be reduced by using an accelerator such as B. ammonia vapor, Magnesium oxide or other alkaline substances, or by introducing the model after each coating in a stream of air. In practice this becomes the latter Method used to advantage, preferably using a suitably shaped wind tunnel is applied, which can accommodate a certain number of shapes at the same time.
Das Überzugsmaterial kann aus einem Gemisch von 30 Gewichtsprozent
Kieselsäuresand und 60 Gewichtsprozent Kieselsäurestaub, in dem Verhältnis von 347,2
g des Gemisches auf 100 ccm des oben beschriebenen Bindemittels, bestehen. Die Korngröße
der verschiedenen erwähnten Stoffe ist von Bedeutung; die Stoffe sollen den folgenden
Siebanalysen entsprechen:
An Stelle der erwähnten speziellen Materialien können andere geeignete, hitzebeständige Materialien angewendet werden, wie z: B. Zirconsilikat, Sillimanit, Malachit oder Äthylsilikat; sie können gewünschtenfalls in Korngrößen und Mengenverhältnissen verm endet werden, die von der obengenannten verschieden sind. Die im speziellen Fall verwendeten Materialien werden gemäß der Gestalt des Gußstückes, dem Gießmetall und der gewünschten Oberfläche bzw. Oberflächenbearbeitung des Gußstückes gewählt. Auch können andere Bindemittel verwendet werden, wie z. B. Natriumsilikat, Zement, Gips u. dgl.Instead of the special materials mentioned, other suitable, heat-resistant materials are used, such as zirconium silicate, sillimanite, Malachite or ethyl silicate; they can, if desired, in grain sizes and proportions verm ends different from the above. The one in particular The materials used will be according to the shape of the casting, the casting metal and the desired surface or surface treatment of the casting. Other binders can also be used, such as e.g. B. sodium silicate, cement, Plaster of paris and the like
Nach Fertigstellung der Schale mit der gewünschten Dicke, z. B. in der Größenordnung von 0,64 bis 1,28 cm, soll das Wachsmodell ohne Beschädigung der Schale entfernt werden. Zu diesem Zweck wird das überzogene Modell in Trichloräthylendampf in einer solchen Stellung eingehängt, daß das gelöste Wachs unter dem Einfluß der Schwere aus allen Teilen der Schale durch die Öffnung der Formschale ausfließen kann. Hierfür können Trichloräthylen-Fettentfernungsanlagen der üblichen Art, betrieben mit 120' C, mit Vorteil verwendet werden. Der Trichloräthylendampf dringt durch die durchlässige Schale hindurch, löst die Modellmasse und läuft aus der Sehale aus, ohne eine Spur von Wachs zu hinterlassen, so daß das Maximum an Porosität bei jeder Schalenstruktur erreicht wird. Auf diese Weise wird gemäß der Erfindung die Schale rasch von Wachs befreit. Das Gemisch von Wachs und Trichloräthylen gelangt auf den Boden der Fettentfernungsanlage und kann getrennt und wieder verwendet werden. Dies kann leicht in einer zweiten, abgeänderten Fettentfernungsanlage durchgeführt werden zur Abtrennung der Hauptmenge des Trichloräthylens bei 120° C, während in dem Wachs verbleibende Spuren von Trichloräthylen durch Durchblasen von Luft entfernt werden.After completion of the shell with the desired thickness, e.g. Am of the order of 0.64 to 1.28 cm, the wax model should be without damaging the Shell to be removed. For this purpose, the coated model is in trichlorethylene vapor hung in such a position that the dissolved wax is under the influence of the Heavy flow from all parts of the shell through the opening of the shell mold can. Trichlorethylene grease removal systems of the usual type can be operated for this purpose at 120 ° C, can be used with advantage. The trichlorethylene vapor penetrates through the permeable shell, loosens the model mass and runs out of the shell without leaving a trace of wax, so that the maximum porosity at any shell structure is achieved. In this way, according to the invention The wax is quickly removed from the shell. The mixture of wax and trichlorethylene arrives to the bottom of the degreaser and can be separated and reused. This can easily be done in a second, modified fat removal system are to separate most of the trichlorethylene at 120 ° C, while in traces of trichlorethylene remaining in the wax are removed by blowing air through them will.
Die Formschale wird dann in einen Formkasten aus warmfestem Stahl eingebracht; um die Schale wird trockenes, hitzebeständiges Material gepackt; dieses Material kann aus Sand oder Schamottesplitter oder einem anderen geeigneten Material bestehen, das die Schale hinreichend stützt und bei der Temperatur, der die Form ausgesetzt ist, beständig ist und das sich außerdem nicht derart ausdehnt, daß die Schale reißt. Ein Gemisch von Sand und Schamottesplit von 0,32 cm ergibt, wie gefunden wurde, ausgezeichnete Resultate und bringt nicht nur die oben dargelegten Vorteile, sondern weiterhin den Vorteil, daß bei Steigerung der Temperatur der Form das Gemisch in einem gewissen Maße frittet, die Schale fester hält bzw. stützt und auf diese Weise das Gießen unter Druck gestattet. Wenn notwendig, können frittend wirkende Mittel dem Gemisch zugegeben werden, um eine festere Bindung zu schaffen. Die Korngröße des Gemisches kann je nach der Form variieren, um die richtige Abkühlungsgeschwindigkeit des Gußstückes zu schaffen und kann innerhalb der Form variiert werden zur Erzielung einer gesteuerten Erstarrung. Vor dem Gießen wird die Form gebrannt.The shell mold is then placed in a mold box made of heat-resistant steel brought in; Dry, heat-resistant material is packed around the shell; this Material can be sand or fireclay chips or some other suitable material that adequately supports the shell and at the same temperature that the shape is exposed, is stable and also does not expand to such an extent that the Shell tears. A mixture of sand and fireclay grit of 0.32 cm results, as found excellent results and not only brings the advantages outlined above, but also the advantage that when the temperature of the mold is increased, the mixture fries to a certain extent, holding or supporting the shell more firmly and on top of it Way allows pouring under pressure. If necessary, frying can be used Agents can be added to the mixture to create a tighter bond. The grain size the mixture can vary depending on the shape to get the correct cooling rate of the casting and can be varied within the shape to achieve a controlled freezing. The mold is fired before casting.
Nach Abkühlen der Form kann das Gußstück leicht entfernt werden durch Entfernen des Hinterfüllmaterials, das dann ohne weiteres wiederbenutzt werden kann; die Schale kann von dem Gußstück durch Hämmern oder Rütteln abgelöst werden. Die Teile der von dem Gußstück entfernten Schale können dann zerkleinert und wieder verwendet werden, entweder als Grobkornmaterial bei der Bildung der Formschale oder als Hinterfüllmaterial.After the mold has cooled, the casting can be easily removed through Removing the backfill material which can then be readily reused; the shell can be detached from the casting by hammering or shaking. the Portions of the shell removed from the casting can then be crushed and reused be used, either as coarse grain material in the formation of the shell mold or as backfill material.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1067570X | 1951-11-15 |
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