DE1558139B1 - Verfahren zum Halten von Kernen in Praezisionsgiessformen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Präzi- körpers im Abstand von dessen innerer Oberfläche sionsgießen und insbesondere auf ein Verfahren zum unter Bildung eines rohrförmigen Eingußkanals, Halten von Kernen in Präzisionsgießformen aus feuer- welcher im oberen Ende des Formkörpers offen und festem Material. am Boden des Formkörpers geschlossen ist, angeord-

Gemäß einer neueren Entwicklung in der Technik 5 net. Zweckmäßigerweise wird die Verminderung des des Präzisionsgießens wird um einen Baum mit einer Druckes an einem Teil des Kernes, vorzugsweise Mehzahl von an ein Eingußmodell angebrachten und innerhalb des Kernes im Fall der Verwendung eines von diesem seitlich sich erstreckenden Modellen ein hohlen Kernes mit einem offenen unteren Ende, durch Formkörper aus feuerfestem Material aufgebaut, wo- Aussetzen des unteren Endes des Kernes einem bei der Formkörper einen Durchgang festlegt. Der io partiellen Vakuum bewerkstelligt. Dabei ist es beBaum wird vom Formkörper durch irgendeine ge- vorzugt, die Erzeugung des partiellen Vakuums zur eignete Verfahrensweise unter Bildung von in den Verminderung des Druckes um den Formkörper und Durchgang mündenden, durch Modelle gebildeten am Kern mit Hilfe einer Vakuumkammer, innerhalb Formhohlräumen entfernt. Dann kann ein Kern aus welcher der Formkörper und der Kern in solcher feuerfestem Material innerhalb des Durchganges des 15 Weise angeordnet wird, daß die Öffnung des Gieß-Formkörpers im Abstand von dessen innerer Ober- raumes dem Atmosphärendruck ausgesetzt wird, fläche unter Festlegung eines rohrförmigen Einguß- durchzuführen. Ferner ist es bevorzugt, das Ankanals mit einer zum Speisen der Hohlräume aus- ordnen des Formkörpers und des Kernes in der reichenden Größe angeordnet werden. Vakuumkammer mit Hilfe eines Trägerbauteiles zu

Wegen des Durchganges im Formkörper kann der 20 bewerkstelligen, wobei der Kern über einem zum Modellentfernungsarbeitsgang ohne Springen des Vakuum der Vakuumkammer führenden Loch durch Formkörpers und in einer kürzeren Zeit als in der den Trägerbauteil angeordnet wird. Vergangenheit durchgeführt werden. Wenn beispiels- Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verweise die Modelle aus einem durch Hitze verbrauch- fahrens kann der Kern als getrennter Bauteil innerbaren Material hergestellt sind, kann der Formkörper 25 halb des Formkörpers gerade vor dem Gießen ansowohl innen als auch außen rasch erhitzt werden. geordnet werden, und der entstandeneFormzusammen-Das innen erfolgende Erhitzen des Formkörpers er- bau kann mit Metall gefüllt werden, ohne zuerst die gibt eine fast augenblickliche Entlastung bei jedem Formschale und den Kern unter Bildung einer ein-Modellhohlraum und verhindert so das Auftreten von heitlichen Formeinheit zu verbinden. Es werden Brüche bzw. Sprünge verursachenden Drücken. Ein 30 durch den Fortfall des Verbindungsbauteiles, wie anderes Merkmal besteht darin, daß die letztgenannte einer den Formkörper und den Kern integrierend Formausführung -alle Vorteile eines rohrförmigen verbindenden Basis aus feuerfestem Material, welche Eingußkanals hat. Diese Vorteile umfassen ein ge- manchmal verwendet worden ist, um das eine Ende richtetes Erstarren (wobei das Gießgut zuerst an den des Eingußkanals zu schließen und das Aufäußersten Enden der Modellhohlräume und erst zu- 35 schwimmen des Kernes beim Einführen von geletzt im rohrförmigen Eingußkanal erstarrt), ein schmolzenem Metall in die Form zu verhindern, niedriges Verhältnis von Eingußmetali zu Gußmetall wichtige Vorteile und Einsparungen erzielt, und bessere metallurgische Eigenschaften der Guß- Wenn der Formkörper und der Kern unter Bildung

stücke. einer integrierenden Formeinheit vorher zusammen-

Die vorliegende Erfindung verbessert das Ver- 4° gebaut wurden, war es bei Verwendung von aus fahren zum Gießen in eine Form aus mehr Stücken Wachs oder einem anderen durch Hitze verbrauch- bzw. eine mehrteilige Form, bei welchem getrennte baren Material hergestellten Modellen notwendig, so Teile der Form einen Gießhohlraum festlegen und in zu arbeiten, daß zuerst der Formkörper zum Auseiner feststehenden relativen Stellung gehalten werden schmelzen der Modelle erhitzt wird, dann der Formmüssen, wenn der Raum mit Metall oder einem an- 45 körper zur Erleichterung der integrierenden Verbinderen Material gefüllt wird. Die Erfindung verbessert dung mit dem Kern gekühlt wird und schließlich die insbesondere das Verfahren zum Gießen mittels des verbundenen Bauteile gerade vor dem Gießarbeitsgang oben beschriebenen Formaufbaues aus einem Form- wiedererhitzt werden. Da die vorliegende Erfindung körper aus feuerfestem Material mit einem Durch- es ermöglicht, den Formzusammenbau ohne integang und einem darin angeordneten Kern. 50 grierende Verbindung des Formkörpers und des

Die Erfindung betrifft eine Halterung von Kernen Kernes miteinander herzustellen, ist es nicht notin Präzisionsgießformen aus feuerfestem Material mit wendig, den Formkörper nach dem Modellentfernungseinem Formkörper,- vorzugsweise einer Formschale, arbeitsgang zu kühlen. Das Erhitzen des Formkörpers und einem Kern durch Anordnen des Kernes im zur vollständigen Entfernung der Modelle und das Formkörper zur Festlegung eines Gießraumes mit 55 Vorerhitzen für das Gießen können zu einem Arbeitseiner Öffnung zur Aufnahme des zu gießenden Me- gang vereinigt werden, wodurch die erforderliche Zeit tails und Gießen von Metall in den Gießraum, die da- und der benötigte Ofenraum vermindert werden, durch gekennzeichnet ist, daß der Druck an einem Ein integrierender Zusammenbau des Formkörpers

Teil des Kernes auf einen Wert unterhalb dessen im und des Kernes machten es wünschenswert, beide Gießhohlraum vermindert und durch den so geschaf- 60 Bauteile aus verträglichen Materialien mit einander fenen Druckunterschied am Kern dieser in seiner entsprechenden Koeffizienten der Wärmeausdehnung Stellung gehalten wird, wobei der Druckunterschied herzustellen. Es war im allgemeinen nicht ausführbar, während des Gießens des Metalls aufrechterhalten wird. völlig verschiedene Materialien für den Kern und den

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er- Formkörper zu verwenden. Die vorliegende Erfinfindung wird als Formkörper ein solcher mit einem 65 dung vermeidet diese Beschränkung und gestattet zentralen Durchgang und einer Mehrzahl von in den einen großen Spielraum in der Wahl der Kern-Durchgang mündenden Modellhohlräumen verwendet materialien. Es kann im wesentlichen jedes für das und der Kern innerhalb des Durchganges des Form- Metallgießen geignete Material verwendet werden,

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und die Kerne können durch irgendein keramisches kann der Kern im Vergleich zum Formkörper über-Formherstellungsverfahren, welches zur erforderlichen mäßig durchlässig sein, so daß es schwierig ist, einen Form führt, hergestellt werden. Insbesondere ist es ausreichenden Grad von Vakuum innerhalb des möglich, weniger kostspielige Materialien und sogar Kernes und um den Formkörper zu erhalten. Nach Materialien, welche zur Verwendung für den Form- 5 einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verkörper selbst völlig ungeeignet wären, für den Kern fahrens wird das Vakuum innerhalb des Kernes so zu verwenden. eingestellt, daß es ausreicht, um den Kern in seiner Die vorliegende Erfindung gestattet das Erhitzen Stellung zu halten, jedoch geringer ist als das Vakuum der Formschale und des Kernes vor dem Gießen auf um den Formkörper. Mit dieser bevorzugten Ververschiedene Temperaturen, um bestimmte vorteil- io fahrensweise ist es möglich, selbst mit einem Vakuumhafte Ergebnisse zu erzielen. Beispielsweise kann der system von verhältnismäßig geringer Leistungsfähig-Kern so erhitzt werden, daß er heißer ist als der keit den Formkörper und einen durchlässigeren Kern Formkörper, um die hervorragende Fähigkeit des in ihrer Stellung zu halten, so daß mit dem Formrohrförmigen Eingußsystems zur Förderung des ge- zusammenbau zufriedenstellend gegossen werden richteten Festwerdens des gegossenen Metalls noch 15 kann.

weiter zu verbessern. In anderen Fällen kann der Die Erfindung mit ihren Vorteilen wird an Hand Kern auf einer niedrigeren Temperatur als der Form- der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden körper oder sogar bei Raumtemperatur sein. Dies beispielhaften Darlegungen in Verbindung mit den macht es möglich, harzgebundene bzw. harzverleimte Zeichnungen näher erläutert. Hierbei ist
Sandkerne bei Raumtemperatur bis 260° C in kera- 20 F i g. 1 eine schematische vertikale Querschnittmischen Formschalen, welche auf 1093⁰C vorerhitzt ansicht, welche eine Vorrichtung zur Durchführung worden sind, mit Erfolg zu verwenden. Zwar wird des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt,
durch die niedrigere Temperatur des Kernes etwas Fig. 2 eine schematische vertikale Querschnittvon der Speisefähigkeit des rohrförmigen Einguß- ansicht, welche eine Prüfvorrichtung zur Ermittlung kanals eingebüßt, die Verminderung der Speise- 25 der Vakuumverteilung um eine Formschale und innerfähigkeit kann jedoch durch eine geringe Erhöhung halb des Kernes zeigt,

der Größe des rohrförmigen Eingußkanals kompen- Fig. 3 ein Diagramm, welches die durch Versiert werden. Die Kosten des erforderlichen zusatz- Wendung der in F i g. 2 veranschaulichten Vorrichlichen Metalls werden durch die geringeren Kosten rung erhaltenen Versuchsergebnisse zeigt, und
von harzgebundenen bzw. harzverleimten Kernen im _3o F i g. 4 ein Diagramm, welches die bei einem mit Vergleich zu Kernen aus feuerfestem Material mehr der in F i g. 2 veranschaulichten Vorrichtung durchals wettgemacht. Ein zusätzlicher Vorteil von harz- geführten anderen Versuch erhaltenen Ergebnisse gebundenen bzw. harzverleimten Kernen besteht zeigt.

darin, daß sie während des Kühlens zerfallen. Dieser In F i g. 1 ist durch das Bezugszeichen 10 ein

Zerfall des Kernes erleichtert das Ausschlagen und 35 mehrteiliger Formzusammenbau aus einem äußeren

das Reinigen der Gußstücke und unterstützt die Formkörper in Form einer äußeren Formschale 11

Rückgewinnung des für den Kern verwendeten Ma- aus feuerfestem Material und einem innerhalb der

terials. Formschale 11 angeordneten getrennten Kern 12

Ein weiterer Vorteil getrennter Formteile des allgemein bezeichnet. Die Formschale 11 hat eine Formkörpers und des Kernes besteht darin, daß das 40 innere Oberfläche 13, welche einen an beiden Enden Gewicht der Form, welches zu irgendeiner Zeit durch offenen zylindrischen Durchgang festlegt, und eine den Arbeiter zu handhaben ist, wesentlich vermindert Mehrzahl von Modellhohlräumen bzw. durch Entist. Folglich ist die Größe der Formen, welche hand- fernung der Modelle gebildeten Formhohlraum 14, betriebsmäßig gehandhabt werden können, erhöht. welche bei 15 in den Durchgang münden.
Noch weitere Vorteile umfassen den Fortfall der Zeit, 45 Der Kern 12 ist innerhalb der Formschale 11 im Arbeit, Materialien und Vorrichtung, welche er- Abstand von der inneren Oberfläche 13 angeordnet, forderlich waren, um die Basis aus feuerfestem Ma- wodurch ein rohrförmiger Eingußkanal 16 festgelegt terial zwischen dem Kern und dem Formkörper zu wird. Wie es dargestellt ist, ist der Kern 12 ein hohler bilden. Bauteil mit einem geschlossenen Ende und einem

Bei der Durchführung der Erfindung hat das 50 offenen Ende. Das geschlossene Ende ist im wesent-Vakuum, welches um den durchlässigen Formkörper liehen in derselben Höhe wie die oberste Reihe der aus feuerfestem Material erzeugt wird, die vorteil- Modellhohlräume 14 in der Formschale 11 und wirkt hafte Wirkung der Förderung einer vollständigen mit dem oberen Teil der Formschale 11 unter Fest-Füllung von jeglichen dünnen Abschnitten der Form- legung eines Eingießtümpels zusammen. Vorzugshohlräume durch das geschmolzene Metall. Bei Ver- 55 weise ist der Kern 12 am unteren offenen Ende wendung von harzgebundenen bzw. harzverleimten peripherisch mit einem Rand 20 ausgeführt. Der Kernen od. dgl. dient das Vakuum innerhalb des Rand 20 dient zur Zentrierung des Kernes 12 innerKernes zum Abziehen der Dämpfe, welche während halb der Formschale 11 und füllt das untere Ende des des Gießens auftreten. Eingußkanals 16 im wesentlichen aus, so daß sich

Wenn der Kern aus Investmentmaterial oder kera- 60 beim Gießen in die Form wenig bzw. kein gemischein Schalengießf ormmaterial hergestellt ist, dann ^ schmolzenes Metall am Kern 12 vorbei durchzwängen ist seine Durchlässigkeit im allgemeinen niedrig genug, \ kann.

so daß eine ausreichende bzw. entsprechende Druck- ",;. Die Fonnschale 11 kann durch Verwendung eines verminderung im Kern und um die Form mit einem Modellbaumes (nicht gezeigt) mit einem an beiden Vakuumsystem von verhältnismäßig geringer Lei- 65 Enden geschlossenen zentralen zylindrischen Eingußstungsfähigkeit leicht erhalten werden kann. In modell und einer Mehrzahl von Modellen, die von manchen Fällen jedoch, wie bei Verwendung eines der Außenoberfläche des zentralen Eingußmodellsausharzgebundenen bzw. harzverleimten Sandkernes, gehen und an diese angebracht sind, hergestellt werden.

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Nach der Bildung der Formschale 11 wird der nung groß genug ist, um durch sie Metall zu gießen, Modellbaum in geeigneter Weise entfernt. Wenn die vervollständigt. Diese Dichtung 42 wird auf die Platte Modelle aus Wachs oder einem anderen durch Hitze 41 gebracht, so daß sie die Oberkante der Formentfernbaren Material hergestellt sind, können die schale 11 bedeckt.

Modelle durch Einbringen der Fonnschale 11 in 5 Wenn der Formzusammenbau 10 in der beschrieeinen bei einer geeigneten Temperatur betriebenen benen Weise angeordnet worden ist, wird ein Vakuum Autoklav bzw. Ofen entfernt werden. innerhalb der Kammer 25 um die Formschale 11 an-

Wie vorher erörtert wurde, kann der Kern 12 aus gesetzt. Gleichzeitig wird wegen des Loches 31, welirgendeinem zum Gießen von Metall geeigneten Ma- ches eine Verbindung zwischen der Innenseite der teriai und durch verschiedene Verfahren hergestellt io Kammer 25 und der Innenseite des Kernes 12 schafft, worden sein. Beispielsweise kann ein Kern 12 aus auch innerhalb des Kernes 12 ein Vakuum erzeugt, feuerfestem Material durch Überziehen einer entfern- Der entstandene Druckunterschied sowohl an der baren Wachsform mit derselben feuerfesten Material- Formschale 11 als auch am Kern 12 dient zum Halten aufschlämmung, welche zur Herstellung der Form- der Bauteile 11, 12 in ihrer zusammengebauten Stelschale 11 verwendet worden ist, hergestellt werden. 15 lung dicht gegen die Dichtung 30. Dieser Druck*- Kerne 12 aus feuerfestem Material können auch unterschied wird während des Gießens in die Form durch Herstellen einer Aufschlämmungsmischung und zur Verhinderung einer relativen Bewegung des Ker-Gießen derselben in eine geeignete Form erzeugt nes 12 und der Formschale 11 aufrechterhalten. Der werden. Gemäß einer anderen Verfahrensweise kann Grad des Vakuums, welcher sich als ausreichend erder Kern 12 ein durch das wohlbekannte Croning- 20 wies, um mit der Fprm mit Erfolg zu gießen, beträgt Schalengießformherstellungsyerfahren erzeugtes harz- im allgemeinen 2,54 bis 38,1 cm Hg unterhalb des gebundenes bzw. harzverleimtes Sandgebilde sein, Atmosphärendruckes. Während des Gießens verhin-

Die veranschaulichte Vorrichtung, welche zur dert der Rand 20 am Kern 12 das Eindringen einer Durchführung der bevorzugten Verfahrensweise nach nennenswerten Menge von geschmolzenem Metall der Erfindung verwendet werden kann, weist eine as zwischen den Kern il und die Innenwand der Form-Vakuum- und Gießkammer 25 auf. Wie es dargestellt schale 11. Die Höhe des Randes bzw. der Stufe 20 ist ist, ist die Vakuum- und Gießkammer 25 mit einem ausreichend, so daß, was auch immer an Metall in Ausgangsrohr 26, welches über ein geeignetes Ventil diesen ringförmigen Raum eintritt, ohne Herbeifüh-(nicht gezeigt) an eine Vakuumpumpe angeschlossen rung eines Aufschwimmens der Formschale 11 oder ist, versehen. Eine Plattform 28 ist innerhalb der 30 des Kernes 12 fest wird.

Kammer 25 zum Halten des Formzusammenbaues 10 Wie es vprher erörtert wurde, kann innerhalb des

vorgesehen. Die Plattform 28 kann eine Metallplatte Kernes 12 und um die Fonnschale 11 mit einem 29, auf welcher eine Dichtung bzw. Flachdichtung 30 Vakuumsystem geringer Leistungsfähigkeit ein ausange.pr,dnet i$t, aufweisen. Die Dichtung bzw. Flach- reichendes Vakuum erhalten werden, wenn die beidjchftmg 30 soll weich genug sein, so daß eine dicht- 35 den Bauteile aus einem Investmentmaterial oderkeraschließepde Dichtung zwischen dem Formzusammen- mischen Schalengießformmaterial verhältnismäßig gebau 10 und der Platte 29 erhalten werden kann, sie ringer Durchlässigkeit hergestellt sind. Wenn jedoch soll jedpch kompakt genug sein, um jegliches ge- der Kern 12 ein harzgebundenes Sandgebilde oder schmolzenes Metall, welches zwischen den Rand 20 ein anderes verhältnismäßig durchlässiges Material des Kernes 12 und die innere Oberfläche 13 der 40 ist, können wegen der großen Luftmenge, welche Formsehale 11 fjießen kann, aufzuhalten. Geeignete durch den Kern 12 hindurchgehen kann, beträchtliche Dichtungen bzw. Flachdichtungen sind aus Asbest- Schwierigkeiten bezüglich der Erzielung des erforderplatten, aus von Fasern von feuerfestem Material, wie liehen Grades von Vakuum apftreten. Es ist selbst-Alunjiniumoxyd-Siliciumdipxyd-Fasern, gebildeten verständlich möglich, die Pumpleistung .des Vakuum-Isolierungen oder Kissen u. dgl. hergestellt."Es ist ein +5 systems zu erhöhen; dies erfordert jedoch zusätzliche Loph 31 durch die Platte 29 pnd die Dichtung bzw. Kosten.

Flachdichtung 30 ausgebildet, und die Platte 29 wird Bei einem Vakuumsystem von gegebener Leistungs-

durch geeignete Träger 32 oberhalb des Bodens der fähigkeit können geringe Erhöhungen des innerhalb Kammer 25 gehalten. Aus weiter unten näher er- des Kernes 12 erzeugten Grades von Vakuum durch örterten Gründen kann es wünschenswert sein, die 50 Erhitzen desselben erhalten werden. Da die Viskoeffektive Größe des Loches 31 zu variieren. Zu diesem sität von Luft mit der Temperatur zunimmt, wird die Zweck kann ein ringförmiger Stopfen 33 nut dem er- Strömungsgesehwmdigkeit durch einen erhitzten wünschten Innendurchmesser in das Loch 31 ein- durchlässigen Kern vermindert. Diese Verminderung gesetzt werden. der Luftströmung und die sieh ergebende Erhöhung

Im Gebrauch wird das offene Ende des Kernes 12 55 des Grades von Vakuum können ausreichen, um die auf die Dichtung 3Ö über das Loch 31 gebracht, und Formschale 11 und den Kern 12 in ihren Stellungen die Formsehale 11 wird auf die Dichtung 30 um den zu halten, wenn mit dem Gießen von geschmolzenem Rand 20 des Kernes 12 angeordnet. Eine Dichtung Metall in die Form 10 begonnen wird. Sobald das 40, welche aus Gummi, Asbest oder anderem ahn- geschmolzene Metall die Form 10 füllt und den Kern liehem Material hergestellt sein kann, wird auf einen 60 12 fortschreitend bedeckt, wird die Fläche für die Rand 27 der Kammer 25 gelegt, und eine Metall- Luftströmung durch den Kern 12 vermindert und die platte 41 wird über der Flachdichtung 40 angeordnet. Vakuumleistungsfähigkeit des Systems entsprechend Die Platte 41 hat eine Öffnung, welche vorzugsweise erhöht.

etwas größer ist als der AußenduFchmesser des oberen Eine bevorzugte sowie zufriedenstellendere und

Endes der Fonnschale 11. Die dargestellte Vorrich- 65 brauchbarere Verfahrensweise beruht auf der Festtung wird durch eine Asbestdiehtung 42 od. dgl., stellung, daß es möglich ist, durch Variieren der effekwelche eine geringere Öffnung als der Innendureh- tiven Größe des Loches 31 durch die Platte 29 und messer der Formsehale 11 hat, wobei -jedoch die Öff- die Dichtung bzw. Flachdichtung 30 verschiedene

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Grade von Vakuum innerhalb des Kernes 12 im Ver- die Außenoberfläche des Kernes 61 mit der Atmo-

hältnis zum Grad von Vakuum in der Kammer 25 Sphäre in Berührung ist.

zu erzielen. Wenn beispielsweise kein Loch durch die Es wurde eine erste Reihe von Versuchen unter Platte 29 und die Dichtung bzw. Flachdichtung 30 Verwendung eines keramischen Schalenkernes durchvorhanden wäre, würde eine große Druckverminde- 5 geführt. Dieser Kern wurde durch Überziehen eines rung um die Formschale 11 erhalten und kein Vakuum hohlen Aluminiumdornes mit einer dünnen Schicht innerhalb des Kernes 12 erzeugt. Bei einem sehr gro- von niedrigschmelzendem Wachs und Aufbauen eines Ben Loch 31 durch die Platte 29 und die Dichtung Überzuges von feuerfestem Material über dem Dorn bzw. Flachdichtung 30 neigt das Vakuum innerhalb durch abwechselndes Tauchen desselben in eine des Kernes 12 und der Kammer 25 zur Ausgleichung, io feuerfeste Materialaufschlämmung, Besanden des es bleibt jedoch wegen der großen Undichtigkeit bzw. Überzuges mit gröberen feuerfesten Materialteilchen des starken Eindringens von Luft durch den porösen und Trocknen hergestellt. Nach der Fertigstellung Kern 12 verhältnismäßig gering. Zwischen diesen und Trocknung des Kernes wurde heißes Wasser in zwei Extremen der Lochgröße ist ein Bereich, in wel- das Innere des Aluminiumdornes gegossen, damit das chem die Vakuumverteilung zwischen der Innenseite 15 Wachs schmilzt und der Kern freigegeben wird, weldes Kernes 12 und der Innenseite der Kammer 25 eher dann auf 1093° C erhitzt und zur Prüfung auf einfach durch passende Einstellung der Größe des Raumtemperatur gekühlt wurde. Die Ergebnisse der Loches 31 weitgehend variiert werden kann. Wenn unter Verwendung dieses Kernes 61 durchgeführten die Lochgröße bei einem gegebenen System mit einer Versuche sind im Diagramm der F i g. 3 aufgetragen, bestimmten Pumpleistung erhöht wird, wird das Va- 20 Wie es sich aus diesem Diagramm ergibt, wurde nur kuum in der Kammer 25 geringer, während es sich eine geringe Verminderung des Vakuums in der innerhalb des Kernes 12 erhöht. Diese Verteilung des Kammer 50 erhalten, wenn die effektive Größe des Vakuums neigt zum Verflachen oder sogar zum Loches 58 von 1,6 mm auf 32,0 mm erhöht wurde. Durchlaufen eines Maximums innerhalb des Kernes, Das Vakuum innerhalb des Kernes 61 erhöhte sich wenn die Lochgröße ausreichend groß wird. 25 andererseits sehr rasch, wenn die Lochgröße auf bis

Zur Veranschaulichung, wie die Vakuumverteilung zu etwa 9,6 mm erhöht wurde.

zwischen der Innenseite des Kernes 12 und der Innen- Eine andere Reihe von Versuchen wurde unter seite der Vakuumkammer 25 durch Ändern der Verwendung eines verhältnismäßig durchlässigen Größe des Loches 31 variiert werden kann, wurde harzgebundenen Sandkernes durchgeführt, und die eine Reihe von Versuchen unter Verwendung der in 30 Ergebnisse dieser Versuche sind im Diagramm der F i g. 2 dargestellten Versuchsvorrichtung durch- F i g. 4 aufgetragen. Mit dem durchlässigeren harzgeführt. Diese Vorrichtung wies eine Vakuumkammer gebundenen Sandkern 61 fiel das Vakuum in der 50, welche durch ein Rohr 51 an eine Vakuumleitung Kammer 50 rasch, wenn die Größe des mit der Innenmit mehreren Stationen bzw. Anschlußstellen ange- seite des Kernes 61 in Verbindung stehenden Loches schlossen war, auf. Diese Vakuumleitung war ihrer- 35 58 erhöht wurde. Bei einem Loch 58 mit einem seits über einen Lagerbehälter an zwei Pumpen mit Durchmesser von 32,0 mm war das Vakuum in der einer Leistung von 1,7 m^s/Minute angeschlossen. Es Kammer 50 geringer als ein Drittel des Wertes bei war ein Vakuummesser 52 an die Kammer 50 an- einem 1,6 mm großen Loch 58. Das entsprechende geschlossen, um das in der Kammer 50 erzeugte Va- Vakuum im durchlässigen harzgebundenen Sandkuum zu messen. 4° kern 61 erhöhte sich mit der Erhöhung der Loch-

Die Versuchsvorrichtung umfaßte ferner eine ring- größe, jedoch nicht so rasch wie beim Kern 61 aus

förmige Metallplatte 53, welche an das obere Ende feuerfestem keramischem Material. Es ist zu sehen,

der Kammer 50 festgeklemmt und zur Verhinderung daß das Vakuum im harzgebundenen Sandkern 61

des Eindringens von Luft bzw. von Undichtigkeiten bei einer Lochgröße von 25,6 mm ein Maximum

durch eine Gummidichtung 54 abgedichtet war. Ein 45 durchlief.

aus einer zwischen zwei Filzdichtungen56 aus feuer- Die in den Diagrammen der Fig. 3 und 4 auffestem Material angeordneten Metallplatte 55 be- getragenen Ergebnisse veranschaulichen, wie bei stehender Zusammenbau wurde über die Öffnung 57 einem gegebenen Vakuumsystem der Grad des Vader Platte 53 gebracht. Der Zusammenbau 55, 56 kuums zwischen der Kammer 25 und dem Inneren hatte neun durchgehende Löcher bzw. Durchgangs- 5° des Formkernes 61 variiert werden kann, um optilöcher 58 (von welchen nur eines dargestellt ist) mit male Bedingungen für das Gießen zu erzielen. Diese verschiedenen Durchmessern. Ein Manometer bzw. Ergebnisse wurden bei Gießversuchen im Fertigungs-Vakuummesser 59 war durch einen Kanal 60 der maßstab bestätigt und erwiesen sich beim Anpassen Platte 53 mit dem Inneren des Kernes 61 verbun- des erfindungsgemäßen Verfahrens an bestehende den. 55 Vakuumvorrichtungen als äußerst nützlich.

Der Kern 61 wurde in einer umgekehrten Stellung Die Erfindung wird an Hand der folgenden nicht auf die obere Filzdichtung 56 gebracht, und die als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erLöcher 58 mit Ausnahme eines derselben wurden zu- läutert.

gestopft. Der Kern 61 wurde aus dem Grunde der Beispiel 1
Zweckmäßigkeit beim Ändern der Kerne 61 und 60

Lochgrößen und zur Erleichterung des Messens des Es wurde mit Hilfe von sieben Tauchungen eine

Vakuums innerhalb des Kernes 61 einfach auf das keramische Formschale hergestellt. Die Formschale

obere Ende der Kammer 50 gebracht. Nichtsdesto- hatte eine zylindrische Form und einen Innendurch-

weniger bildet diese Anordnung die in Verbindung messer von 320,7 mm. Die Form war 406,4 mm hoch

mit Fig. 1 beschriebene Gießanordnung nach, indem 65 und wies 595 Modellhohlräume eines kleinen tech-

das Innere des Kernes 61 durch ein Loch 58 in einer nischen Teiles auf.

Platte 55 mit einer Gießkammer 50, in welcher ein Es wurde ein Kern durch herkömmliche Harzformpartielles Vakuum erzeugt wird, verbunden ist, wobei Schalenherstellungsverfahren unter Verwendung eines

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mit 1,5% Harz überzogenen Zirkonsandes hergestellt. Der Kern war 381,0 mm hoch und hatte einen Außendurchmesser von 308,0 mm, wodurch sich bei Anordnung desselben in der Formschale ein Eingußkanal von 6,4 mm ergab. Der peripherische Rand um das offene Ende des Kernes war 19,1 mm hoch X 6,4 mm.

Beim Zusammenbauen der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wurde eine aus keramischem Aluminiumoxyd—Siliciumdioxyd—Faserfilz hergestellte 6,4 mm dicke Flachdichtung 30 auf das obere Ende einer Stahlplatte 29 von 19,1 mm gebracht. Die Platte 29 und die Dichtung 30 hatten ein zentrales Loch 31 mit einem Durchmesser von 25,4 mm. Der harzgebundene Kern 12 wurde bei Raumtemperatur über dem Loch 31 in der Dichtung 30 zentriert, und die zylindrische Formschale 11, welche auf etwa 1093° C vorerhitzt worden ist, wurde um den Kern 12 gelegt. Es wurde in der Kammer 25 ein partielles Vakuum von 76,2 mm Hg unterhalb des Atmosphärendruckes erzeugt, und es wurden 49,4 kg rostfreier Stahl des Typs 416 bei 1635° C in die Form gegossen. Das Vakuum wurde aufgehoben, sobald die Form voll war.

Es wurde festgestellt, daß keine Sickerverluste an Metall aus der Form auftraten. Die entstandenen Gußstücke waren fehlerfrei und mit den unter Verwendung herkömmlicher Präzisionsgießverfahren und -formen hergestellten vergleichbar.

30 Beispiel 2

Wenn ein harzgebundener Kern verwendet wird, ist es manchmal wünschenswert, den Kern mit einem dünnen Film von Formüberzug oder anderem Material zu überziehen. Je nach der speziellen Kombination von Bedingungen, unter welchen in einer Form gegossen wird, wie den Temperaturen der Formschale, des Kernes und des Metalls, der zwischen dem Anordnen des Kernes innerhalb der heißen Formschale und dem Gießen des Metalls verstrichenen Zeit, der Gießgeschwindigkeit, Formgröße u. dgl., können gelegentlich Gußstücke auf Grund von feuerfesten Teilchen und/oder Gas, die vom teilweisen Zerfall der harzgebundenen Kernoberfläche herrühren, Fehler zeigen. Dieser Zerfall ist auf die Summe der Wärme des Metalls und der Wärme der heißen Formschale zurückzuführen und kann durch einfaches Aufbringen eines geeigneten Formüberzuges auf die Außenoberfläche des Kernes verhindert werden.

In diesem Beispiel wurde ein Kern mit einem Durchmesser von 215,9 mm und einer Höhe von 393,7 mm in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt. Dieser Kern wurde durch einmaliges Tauchen in eine Taucherüberzugsaufschlämmung, welche eine Mischung aus Hartfeuerporzellan bzw. geschmolzenem Siliciumdioxyd und Zirkonpulvern in einem kolloidalen Silicasolträger und kleinen Mengen eines Netzmittels, eines Antischaummittels und eines organischen Filmbildnerharzes enthielt, überzogen. Die Viskosität der Aufschlämmung wurde auf etwa 400 cP eingestellt, um am Kern einen sehr dünnen Überzug zu erzeugen. Der Kern wurde in einem Ofen getrocknet, um das Wasser vom Überzug abzutreiben.

Es wurde mit Hufe von sechs Überzügen eine zylindrische keramische Formschale mit 592 Modellhohlräumen durch eine herkömmliche Verfahrensweise hergestellt. Die Formschale hatte einen Außendurchmesser von 219,1 mm und war 406,4 mm hoch. Der Kern war bei Raumtemperatur, und die Formschale wurde auf 1093° C vorerhitzt und in der Vorrichtung der F i g. 1 um den Kern gelegt. Es wurde in der Gießkammer ein Vakuum von 152,4 mm Hg unterhalb des Atmosphärendruckes erzeugt, und es wurden 37,2 kg eines niedriglegierten Stahles des Typs 6150 bei 1649° C in den Formzusammenbau gegossen. Das Vakuum wurde aufgehoben, sobald das Gießen vollständig war. Es wurde festgestellt, daß keine Leckverluste zwischen dem Kern und der Formschale auftraten und die Gußstücke fehlerfrei und mit herkömmlichen Präzisionsgußstücken in jeder Beziehung vergleichbar waren.

Zwar wurde die Erfindung in dieser Beschreibung speziell an Hand von Schalengießformen näher erläutert, es sei jedoch darauf hingewiesen, daß sie auch auf massive Investmentformen mit einem in einem Formkasten erzeugten dicken Formkörper aus feuerfestem Material anwendbar ist.

Es ist aus der obigen ausführlichen Beschreibung klar, daß die Erfindung ein neues Verfahren zum Halten eines getrennten Kernes innerhalb eines Formkörpers für ein Gießverfahren liefert. Nach der Erfindung ist es nicht notwendig, den Kern mit dem Formkörper, beispielsweise durch Verwendung einer integrierend verbundenen Basis körperlich bzw. physikalisch zu verbinden, und der Kern und der Formkörper können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Es ist auch möglich, den Kern und den Formkörper auf verschiedene Temperaturen zu erhitzen, um ein gerichtetes Festwerden des gegossenen Metalls zu fördern und andere vorteilhafte Ergebnisse zu erzielen. Andere oben dargelegte Vorteile umfassen die Fähigkeit zur Entfernung der Modelle vom Formkörper und das Vorerhitzen desselben zum Gießen in einem Arbeitsgang sowie den Fortfall der Arbeit, Zeit und Materialien, welche erforderlich waren, um einen einheitlichen Kern- und Formkörperzusammenbau zu bilden.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Halten von Kernen in Präzisionsgießformen aus feuerfestem Material mit einem Formkörper, vorzugsweise einer Formschale, und einem Kern durch Anordnen des Kernes im Formkörper zur Festlegung eines Gießraumes mit einer Öffnung zur Aufnahme des zu gießenden Metalls und Gießen von Metall in den Gießhohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck an einem Teil des Kernes auf einen Wert unterhalb des Drucks im Gießhohlraum vermindert, wobei man den Druckunterschied während des Gießens des Metalls aufrechterhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Formkörper einen solchen mit einem zentralen Durchgang und einer Mehrzahl von in den Durchgang mündenden Modellhohlräumen verwendet und den Kern innerhalb des Durchganges des Formkörpers im Abstand von dessen innerer Oberfläche unter Bildung eines rohrförmigen Eingußkanals, welcher am oberen Ende des Formkörpers offen und am Boden des Formkörpers geschlossen ist, anordnet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kern einen hohlen Kern mit einem offenen unteren Ende verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verminderung des Druckes an einem Teil des Kernes, vorzugsweise innerhalb des Kernes im Falle der Verwendung eines hohlen Kernes mit einem offenen unteren Ende, durch Anlegen eines partiellen Vakuums an das untere Ende des Kernes bewerkstelligt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck um den Formkörper während des Gießens von Metall auf einen Wert unterhalb des Druckes im Gießhohlraum der Form vermindert.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck um den Formkörper auf einen Wert unterhalb des Drukkes am Kern vermindert.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Erzeugung des partiellen Vakuums zur Verminderung des Druckes um den Formkörper und am Kern mit Hilfe einer Vakuumkammer, innerhalb welcher man den

Formkörper und den Kern in solcher Weise anordnet, daß man die Öffnung des Gießhohlraumes dem Atmosphärendruck aussetzt, durchführt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Anordnen des Formkörpers und des Kernes in der Vakuumkammer mit Hilfe eines Trägerbauteiles bewerkstelligt, wobei man den Kern über einem zum Vakuum der Vakuumkammer führenden Loch durch den Trägerbauteil anordnet.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Größe des Loches im Trägerbauteil so einstellt, daß man am Formkörper einen geringeren Druck als am Kern erzeugt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formkörper und/ oder den Kern vor dem Gießen von Metall in die Form erhitzt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formkörper und den Kern beim Beginn des Gießens von Metall in die Form auf verschiedenen Temperaturen hält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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