-
Verfahren zur Herstellung von Gießereimodellen Das mit ausschmelzbaren
bzw. verbrennbaren Modellen arbeitende Präzisionsgießverfahren dient zur Herstellung
von Gußstücken hoher Maßhaltigkeit und Oberflächengüte. Es zeichnet sich im wesentlicher
dadurch aus, daß ein Modell des herzustellenden Gußstückes sowie der Eingießkanäle
aus Wachs- oder Kunstharz geformt und hierauf zur Bildung der Gießform in eine feuerfeste,
Masse eingebettet wird. Während der nachfolgenden Trocknungsbehandlung wird die
so erhaltene Gießform über den Schmelzpunkt von Wachs erhitzt, so daß das Wachs
teilweise aus der Form ausfließen kann Beim anschließenden Brennen der Form wird
die Temperatur bis auf 700 bis 1000° C gesteigert, wobei im Gießhohlraum zurückgebliebenes
Modellmaterial verbrennt. In der Regel werden die Formen unmittelbar nach dem Brenner
in noch heißem Zustand abgegossen.
-
Gegenüber höher erweichenden Modellstoffen, wie z. B. Kunstharz, zeichnet
sich Wachs dadurch aus, daß es sich in Anbetracht seines niedrigen, je nach seiner
Zusammensetzung zwischen 50 und 100° C liege4,den Schmelzpunktes in. flüssigem Zustand
unter Anwendung verhältnismäßig niedriger Drücke zum Modell formen läßt. Zur Herstellung
der Wachsmodelle wurde bisher denn auch so vorgegangen, daß die aus Wachs oder einer
Wachsmischung bestehende Modellmasse durch Erwärmen verflüssigt, hierauf flüssig
unter geringer Druckanwendung in eine Spritzform gepreßt und in letzterer erkalten
gelassen wurde.
-
Der leichten Bildsamkeit von Wachs in flüssigem Zustand stehen jedoch
Nachteile gegenüber, welche die Ursache dafür bilden, daß das geschilderte Verfahren
bisher nicht in allen Teilen befriedigen konnte. Diese Nachteile lassen sich auf
zwei Eigenschaften der Wachse zurückführen, nämlich auf das schlechte Wärmeleitvermögen
und das hauptsächlich beim Über-,(Tang vom flüssigen in den festen Zustand auftretende
Schwinden. So kann es namentlich bei dickwandigen Modellen, vorkommen, daß die Oberflächenpartien
eines Modells sich in der Spritzform bereits verfestigt haben, während im Innern
gelegene Partien sich noch in flüssigem Zustand befinden. Diese je nach der Wandstärke
verschieden rasch erfolgende Verfestigung der Modellmasse bewirkt ein unregelmäßiges
Schwinden des Wachsmodells, was unerwünschte Formänderungen der Modelloberfläche
verursacht. Insbesondere neigen ebene Oberflächen dickwandiger Teile zum Einsinken.
Solche Modellfehler übertragen sich auf die mit Hilfe des Modells hergestellten
Gießformen, so daß fehlerhafte und in vielen Fällen unbrauchbare Abgüsse entstehen.
-
Es ist bereits versucht worden, durch eine günstige Mischung verschiedener
Wachssorten das Ausmaß des Schwindens herabzusetzen. Hierzu bedarf es jedoch außerordentlich
teurer Wachssorten, deren Preis sich in den wenigsten Fällen als tragbar erweist,
da ja die den eigentlichen Gießhohlraum bildende Wachsmasse zum größten Teil verlorengeht.
Aber auch solche Wachsmischungen weisen immer noch beim Abkühlen von 60 auf 20°
C eine lineare Schwindung von 1,219/o und darüber auf, so daß sich das Auftreten
der geschilderten Fehler nicht ausschalten läßt.
-
Ein weiterer Nachteil des geschilderten, bisher üblichen Verfahrens
besteht darin, daß verhältnismäßig viel Zeit zum Erwärmen des Wachses auf eine über
seinem Schmelzpunkt liegende Temperatur und für das nachfolgende Abkühlen der Modellmasse
.in der Spritzform benötigt wird. Dies gestaltet den Herstellungsprozeß zeitraubend
und unwirtschaftlich.
-
Die Erfindung, welche sich auf ein Verfahren. zum Herstellen von ausschmelzbaren
Gießereimodellen aus Wachs bezieht, ermöglicht, die geschilderten Nachteile weitgehend
auszuschalten. Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die Modelle im ganzen aus Wachs in plastischem Zustand, bei dem es ohne Druckanwendung
nicht fließfähig ist, unter Druck geformt werden. Mit dieser Arbeitsweise gelingt
es, praktisch schwindungsfreie. Modelle aus Wachs herzustellen, da die Formgebung
ausschließlich im plastischen Zustandsbereich des Wachses, d. h. ohne eine ins Gewicht
fallende Erhöhung der Wachstemperatur,
erfolgt, in. einem Bereich
also, in welchem selbst billigste Modellwachse eine lineare Ausdehnung von weniger
als 0,1% für eine Temperaturerhöhung um etwa 5° C aufweisen. Die Gefahr unregelmäßigen
Schwindens ist somit praktisch ausgeschaltet, so daß nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte Modelle sich durch eine außerordentliche Maßhaltigkeit auszeichnen-
Darüber hinaus kann der in betrieblicher Hinsicht wichtige Vorteil erzielt werden,
daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Modelle unmittelbar nach Formgebung
in der hierzu dienenden Form aus letzterer entfernt werden können, was eine rationelle
Ausnutzung der Modellpressen ermöglicht.
-
Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei der Herstellung ausschmelzbarer
Modelle aus Wachs vorerst den Hohlraum der Kokillen vollständig mit geschmolzenem
Wachs zu füllen und hierauf nach teilweisem Erstarren eines Teiles des Wachses auf
den formgebenden Oberflächen noch flüssiges Wachs wieder aus der Kokille zu entfernen.
Auf den formgebenden Oberflächen wird so eine noch teigigen Zustand aufweisende
Wachsschicht erzeugt. Anschließend wird festes Wachs gegen diese vorgebildete Wachsschicht
zum Bilden des Modellkörpers eingepreßt.
-
Ganz abgesehen davon, daß ein solches Verfahren äußerst umständlich
ist - bei Modellen mit komplizierter Gestalt muß die Modellform aus der Spritzvorrichtung
entfernt werden, um auch aus unterschnittenen Partien das noch flüssige Wachs ausfließen
zu lassen -, ist es überhaupt nicht möglich, aus kleinen, taschenförmigen Hohlräumen
mit verengtem Eintrittsquerschnitt das flüssige Wachs zu entfernen. An solchen Stellen
wird das Wachs unter Bildung eines Pfropfens so weit erstarren, daß das noch flüssige
Wachs im Inneren solcher Hohlräume gefangen bleibt. Ein derart hergestelltes Wachsmodell
wird deshalb gerade diejenigen Nachteile aufweisen, welche sich beim Bilden von
Wachsmodellen aus über den Schmelzpunkt erhitztem Wachs ergeben. Auch können Wachsmodelle
mit sehr kleinen Ouerschnitten, wie z. B. Modelle von kleinen Turbinenschaufeln,
ebenfalls nicht nach dem Verfahren hergestellt werden. Das in den Formhohlraum zur
Bildung der teigigen Schicht eingegossene flüssige Wachs füllt den ganzen Hohlraum
aus und ein Ausfließen von überflüssigem Wachs ist im Hinblick auf Kapillarkräfte
und vorzeitiges Erstarren nicht möglich. Derartige kleine Formhohlräume sind deshalb
vollständig mit über den Schmelzpunkt erhitztem Wachs ausgefüllt, so daß beim nachfolgenden
Einpressen von festem Wachs dieses nicht in solche Hohlräume eindringen kann.
-
Die geschilderten Nachteile scheinen zum Teil auch beim geschilderten
bekannten Verfahren erkannt worden zu sein, und so wird dort ferner vorgeschlagen,
die teigige Wachsschicht durch Erhitzen der Kokille auf eine oberhalb des Schmelzpunktes
von Wachs liegende Temperatur zu bilden. Ein solches Erhitzen der Kokillenwand wird
jedoch die gesamte, in kleine Formhohlräume eingeführte Wachsmenge zum Schmelzen
bringen, womit die mit dem Einpressen von festem Wachs angestrebten Wirkungen von
vornherein aufgehoben sind. Demgegenüber werden beim erfindungsgemäßen Verfahren
auch kleinste Hohlräume mit Wachs ausgefüllt, das nicht über den Schmelzpunkt erhitzt
worden ist.
-
Andererseits hat man schon vorgeschlagen, zur Herstellung von Wachskerzen
festes Wachs durch kaltes Pressen in Strangform überzuführen wie auch Bienenwabere
durch Pressen mittels Walzwerken herzustellen.
-
Zur Bildung der Modelle kann vorteilhaft Raumtemperatur aufweisendes
Wachs unter Druck in einen geschlossenen Formhohlraum gepreßt werden, wozu in der
Regel Drücke von weniger als 1500 kg/cm2 ausreichen. Unter Umständen kann es sich
empfehlen, in knetbarem Zustand befindliches Wachs zu verarbeiten. Zur Bildung der
Modelle wird eine geteilte, gesenkartige Form verwendet, wobei vorteilhaft der Formhohlraum
der Gesenkteile mit einer vorbestimmten, das. Gewicht des fertigen Modells nur wenig
überschreitenden Wachsmenge gefüllt wird. Der Formhohlraum der Gelenkteile kann
mit festen Wachsstücken gefüllt werden oder es kann Wachs in körnigem Zustand in
den Formhohlraum der Gelenkteile eingefüllt werden.
-
Bei Modellen komplizierter Gestalt ist es vorteilhaft, die Wände des
zur Bildung des Modells dienenden Formhohlraumes auf eine zwischen dem Erweichen
und dem Schmelzen des Wachses liegende Temperatur zu erwärmen. Schließlich kann
dem Wachs auch ein sein Fließvermögen in plastischem Zustand erhöhender Stoff beigemischt
werden, z. B. ein mineralisches Ö1.
-
Nach der Erfindung hergestellte Modelle aus Wachs zeichnen sich durch
hohe Maßhaltigkeit aus. Da die mit dem Schwinden zusammenhängenden Schwierigkeiten
praktisch ausgeschaltet sind, lassen sich ohne weiteres gegenüber den bisher verwendeten
Modellwachsen erheblich billigere Wachse verwenden. In diesem Zusammenhang sei festgehalten,
daß unter Wachs sowohl ein aus einer einzigen Wachssorte bestehender Wachs als auch
aus verschiedenen Wachssorten erzeugte Wachsmischungen zu verstehen sind. Ferner
werden. als Wachse solche schmelzbaren organischen Massen bezeichnet, die in der
Regel undurchsichtig sind und hinsichtlich Beschaffenheit Eigenschaften besitzen,
die jenen des Bienenwachses nahestehen. Insbesondere zeichnen sich Wachse dadurch
aus, daß sie in der Regel zwischen 50 und 90° C in den schmelzflüssigen Zustand
übergehen, hierbei geringe Viskosität aufweisen, keine Fäden ziehen und praktisch
frei von aschebildenden Verbindungen sind.