DE2244954C3 - Formmasse zur Herstellung von gebrannten Kernen für das Präzisionsgleßen warmfester Metalle mit verlorenem Modell - Google Patents
Formmasse zur Herstellung von gebrannten Kernen für das Präzisionsgleßen warmfester Metalle mit verlorenem ModellInfo
- Publication number
- DE2244954C3 DE2244954C3 DE19722244954 DE2244954A DE2244954C3 DE 2244954 C3 DE2244954 C3 DE 2244954C3 DE 19722244954 DE19722244954 DE 19722244954 DE 2244954 A DE2244954 A DE 2244954A DE 2244954 C3 DE2244954 C3 DE 2244954C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cores
- weight
- molding compound
- parts
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title claims description 42
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title description 5
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims description 61
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 claims description 21
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- -1 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 15
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 14
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 14
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 12
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 10
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 7
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 6
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N Hafnium Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 claims 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 2
- 241000723368 Conium Species 0.000 claims 1
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 claims 1
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 claims 1
- 240000004804 Iberis amara Species 0.000 claims 1
- 210000001331 Nose Anatomy 0.000 claims 1
- 241000282941 Rangifer tarandus Species 0.000 claims 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N Silicic acid Chemical class O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 claims 1
- DKOQGJHPHLTOJR-WHRDSVKCSA-N cefpirome Chemical group N([C@@H]1C(N2C(=C(C[N+]=3C=4CCCC=4C=CC=3)CS[C@@H]21)C([O-])=O)=O)C(=O)\C(=N/OC)C1=CSC(N)=N1 DKOQGJHPHLTOJR-WHRDSVKCSA-N 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims 1
- 231100000078 corrosive Toxicity 0.000 claims 1
- 231100001010 corrosive Toxicity 0.000 claims 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 claims 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims 1
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 claims 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 34
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 15
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 14
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L Calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 11
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 description 11
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 description 11
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 7
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 5
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 5
- DJWUNCQRNNEAKC-UHFFFAOYSA-L Zinc acetate Chemical compound [Zn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O DJWUNCQRNNEAKC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N silicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 2
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 2
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 description 1
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Incidol Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N Sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229940027983 antiseptics and disinfectants Quaternary ammonium compounds Drugs 0.000 description 1
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 125000006267 biphenyl group Chemical group 0.000 description 1
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N butadiene Chemical group C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atoms Chemical group C* 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000004177 diethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 1
- PYGSKMBEVAICCR-UHFFFAOYSA-N hexa-1,5-diene Chemical group C=CCCC=C PYGSKMBEVAICCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000003110 molding sand Substances 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atoms Chemical group N* 0.000 description 1
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 235000019809 paraffin wax Nutrition 0.000 description 1
- 235000019271 petrolatum Nutrition 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 125000000286 phenylethyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003856 quaternary ammonium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 125000004469 siloxy group Chemical group [SiH3]O* 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- MRYQZMHVZZSQRT-UHFFFAOYSA-M tetramethylazanium;acetate Chemical compound CC([O-])=O.C[N+](C)(C)C MRYQZMHVZZSQRT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N tin hydride Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N triacetic acid Chemical compound CC(=O)CC(=O)CC(O)=O ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Description
die bisherigen Kernmaterialien für den Abguß von warmfesten Metallwerkstoffen den Anforderungen
unter den dafür erforderlichen hohen Temperaturen nicht entsprachen, weil sie in gewissem Ausmaß zu
einer Fremdmetallaufnahme in die Oberflächenbereiche des Gußstücks Anlaß gaben. Dies gilt insbesondere
für den Abguß von Titan, bei dem die Aufnahme von Silicium aus dem Kemformsand festgestellt werden
kann, wenn dieser mit einem Bindemittel auf der Basis von Wasserglas, Kieselsäure oder Kieselsäureester
verfestigt wurde. Überraschenderweise zeigte sich jedoch, daß die erfindungsgemäß angewandten Siliconharze
beim Kernbrand sich zu Stoffen zersetzen, die eine wesentlich höhere Stabilität als die aus den üblichen
Kernsandbindern gebildeten Produkte haben und damit nicht die Aufnahme von Silicium in das
Gießmetall stattfindet. Die Erfahrungen der Praxis bestätigen das Vorurteil der Fachwelt gegen die Anwendung
von siliciumhaltigen Kernsandbindern beim Abguß von hochwarmfesten Metallen, auch wenn in der
DT-AS 19 14 989 ausgeführt wird, daß unter den üblichen Gießtemperaturen bei Silicatbindem sich Forsterit
(MgO · SiO2) bildet, den man'als stabil ansehen
müßte.
Durch die erfindungsgemäße Anwendung von SiIiconharz
als Binder in Kernformmassen für gebrannte Kerne zum Präzisionsguß von hochwarmfesten Metallen
mit verlorenem Modell wird ein wesentlicher technischer Fortschritt erreicht, denn es gelingt erstmals
mit der erfindungsgemäßen Formmasse die bekannte Aufnahme von Fremdmetall zu verhindern.
Es ist bekannt, daß die zu vergießenden hochwarmfesten Metalle bei ihrer Schmelztemperatur außerordentlich
reaktionsfähig sind. Diese Reaktionsfähigkeit stellte bisher immer eine wesentliche Beschränkung der
brauchbaren Formmassen dar. Im vorliegenden Fall geht es aber nicht allein um reaktive Metalle, sondern
um den Abguß sehr komplexer Formen wie Kerne für Kühlkanäle in Turbinenschaufeln u. dgl. Wegen der
Komplexizität dieser Kerne ist es wünschenswert, daß das Abformen der Formmasse nach üblichen und nicht
nach komplizierten und schwierigen Formtechniken möglich ist. Nach dem die Kernformmasse als Hauptbestandteil
ein keramisches Material und/oder Graphit enthält, so ist es üblicherweise schwierig, diese
Füllstoffe zu Kernformmassen anzumachen, die sich durch übliche Formtechniken wie Spritzformen oder
Preßformen verarbeiten lassen. Es ergibt sich daraus ein großes Problem. Wählt man Binder, die zu leicht
formbaren Massen führen, so gelingt es nicht, Kerne herzustellen, die im grünen Zustand ausreichend dimensionsstabil
sind. Viele Harzbinder erleiden wesentliche Dimensionsänderungen beim Härten und dann
nochmals beim Brennen.
Hingegen weist das erfindungsgemäß angewandte Siliconharz den großen Vorteil auf, daß die Kernformmasse
nach üblichen Formtechniken verarbeitet werden kann und darüber hinaus die Kerne in gehärtetem
und gebranntem Zustand absolut dimensionsbiabil sind.
Der erfindungsgemäße Kern i^t beim Abguß dimensionsstabil.
Das Abformen der Formmasse kann einfach und billig auch für komplexe Kernformen nach
üblichen Formverfahren vorgenommen werden, wie Preß-, Spritz- und Transferformen. Die grünen Kerne
sind ausreichend fest, so daß sie ohne Beschädigung bis zum Brennen gehandhabt werden können. Sie zeichnen
sich durch einen sehr geringen Anteil an flüchtigen Substanzen gegenüber den bisher angewandten Kernen
aus, so daß es zu einem geringeren Schrumpfen während dts Brandes kömmt, als dies bei bekannten Kernen
üblich ist.
Die verschiedensten Siliconharze, insbesondere Polysiloxane, lassen sich nach der Erfindung anwenden
(US-PS 30 90 691 und 31 08 985). Es handelt sich dabei im allgemeinen um Organopolysiloxane, die neben
Wasserstoffsubstituenten auch 1 bis 3 organische Gruppen direkt am Siliciumatom tragen, wobei die
organischen Gruppen 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten. Sie können gegebenenfalls mit Sauerstoff- oder
Stickstoffatome enthaltenden Gruppen substituiert sein. Die erfindungsgemäß angewandten Polysiloxane
enthalten zumindest eine Siloxygruppe
— Si — O — Si —
und sind im allgemeinen aufgebaut aus folgenden Einheiten:
Dimethyl-, Monomethyl-, Phenylmethyl-, Monophenyl-, Diphenyl-, Monoäthyl-, Äthylmethyl-, Diäthyl-,
Phenyläthyl-, Monopropyl-, Äthylpropyl-, Divinyl-,
Monovinyl-, Äthylvinyl-, Phenylvinyl-, Diallyl-Monoallyl-, Allyläthyl-, Allylvinyl-, Monocyclohexyl-,
>-Hydroxypropylmethyl-, /Ϊ-Methoxyäthylmethyl-,
y-Carboxypropyl-, y-Aminopropyl-, y-Cyanopropylmethylsiloxan.
Das Raumgewicht, die scheinbare Dichte und Porosität und die anderen Eigenschaften der gebrannten
Kerne lassen sich einstellen durch Variation der Mengenanteile an Füllstoff und Harz, der Korngrößenverteilung
der keramischen Füllstoffe und/oder durch Mitverwendung von Graphit und/oder Holzmehl in der
Kernmasse, wobei letzteres als Ausbrennmaterial dient.
Beste Ergebnisse erhält man mit Quarzsand als wesentlichen Füllstoff. Die damit erhaltenen gebrannten
Kerne haben ein Raumgewicht von 1 bis 3 g/cm3, vorzugsweise 1,4 bis 2 g/cm3. Dies entspricht einer
scheinbaren Dichte von 1,8 bis 2,5 g/cm3 und einer scheinbaren Porosität von 15 bis 35%. Die Füllstoffe
sollten eine Feinheit in der Größenordnung von 37 bis 150 μΐη haben. Das Mengenverhältnis liegt
zwischen 50 und 95 Gewichtsteile Füllstoff auf 50 bis 5 Gewichtsteile Harz.
Zusätzlich zu obigen Füllstoffen kann es manchmal zweckmäßig sein, Graphit anzuwenden. Neben der
silicatischen Bindung erhält man dann auf diese Weise auch eine Bindung auf Basis von Kohlenstoff und/oder
Graphit, so Jaß man, wenn gewünscht, Kerne mit minimalem Raumgewicht von 1,2 g/l erhalten kann.
Derartige graphithaltige Kerne eignen sich ganz besonders für die Herstellung von Titanwerkstoffen mit
Hohlräumen noch dem Präzisionsgießverfahren.
Neben Füllstoff und Harz enthält die Formmasse noch einen Katalysator zur Beschleunigung der Härtung
des Harzes und/oder einen Weichmacher für das Harz. Es eignen sich dafür alle üblicherweise für das
Härten von Organosiliciumverbindungen angewandte Katalysatoren wie Salze von Carbonsäuren (Zinkacetat,
Zinnoctat, Bleistcarat), 2-Äthylhexoat, Dibutyltriacetat,
weiteres Metalloxide wie von Blei oder Zink, quaternäre Ammoniumverbindungen wie Benzyltrimethylammonium-2-äthylhexoat
oder Tetramethylammoniumacetat, schließlich organische Peroxide wie Benzoylperoxid. Die Katalysatormenge ist nicht kri-
tisch und kann über weite Bereiche schwanken. Im allgemeinen wird der Katalysator in einer Menge bis zu
3 Gewichtsprozent, bezogen auf .Jen Harzgehalt der
Formmasse, angewandt.
Man kann übliche Plastifizierungsmittel für die SiIiconharze
anwenden, wie Paraffinwachse, Polystyrol, Phenolharze mit insbesondere niederem Molekulargewicht.
Der Anteil an Plastifiziermittel in der Kernformmasse
kann zwischen 0 und 7 Gewichtsprozent, bezogen auf Harzgehalt, schwanken. j.o
Die Masse kann auch noch eine ganze Anzahl anderer Zusätze enthalten, wie Trennmittel oder Schmiermittel
zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit, z. B.
Calciumstearat oder andere Metallseifen.
Die Formmasse wird erhalten durch übliches Misehen, und zwar trocken oder feucht, gegebenenfalls
warm. Das Abformen geschieht, v.ie bereits erwähnt, auf übhche Weise. Die wesentlichen Faktoren für das
Formen sind: Druck, Formtemperaturen, Temperaturen der Formmasse, die Härtezeiten schwanken abhängig
von der Form des herzustellenden Kerns und der jeweiligen Zusammensetzung der Masse. Der Druck für
Transfer- oder Spritzformen kann zwischen 7 und 700 kg/cm2 und für das Preßformen zwischen 7 und
350 kg/cm2 liegen. Die Temperaturen der Form und der Masse können zwischen Raumtemperatur und etwa
2000C liegen. Die erforderliche Zeit beträgt 1 bis 10Minuten.
Nach dem Abformen wird der grüne Kern gebrannt, um das Siliconharz in ein silicatisches Bindemittel für
den Füllstoff umzuwandeln. Auch hier sind die Verfahrensbedingungen
für den Vorbrand und den Hauptbrand abhängig von der Kernform und der Zusammensetzung
der Formmasse. Im allgemeinen benötigt man für das Brennen eine Zeit bis 10 Stunden und darüber
und kann mit der Brenntemperatur auf 12000C
gehen. Es ist zweckmäßig, den grünen Kern langsam auf die entsprechende Temperatur aufzuheizen und bei
Zwischentemperaturen 2 oder mehr Stunden zu halten. Ein Brennprogramm besteht z. B. darin, den grünen
Kern mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 grd/h bis auf 65O0C zu erwärmen, etwa 4 Stunden auf dieser
Temperatur zu halten und dann m>t gleicher Aufheizgeschwindigkeit
bis etwa 1120°C zu bringen. Die Brennzeit beträgt dann noch etwa 4 Stunden. Anschließend
kann der Kern im Ofen abkühlen.
Abhängig von Form und Größe der Kerne können manche ohne Auflage gebrannt werden. Es wurde festgestellt,
daß es im allgemeinen wünschenswert ist, den grünen Kern in eine geschlossene keramische Muffel
einzusetzen, die der Kernform nachgebildet ist, um während des gesamten Brennvorgangs dem Kern eine
entsprechende Stütze zu sein.
Nach Brennen und Abkühlen der Kerne sind sie anwendungsbereit. Sie können dann im Rahmen von
Präzisionsgießverfahren für hochschmelzende Metalle eingesetzt werden (US-PS 29 61 751). Nach diesem
Gießverfahren werden ein oder mehrere Kerne innerhalb eines verlorenen Modells angeordnet, wobei Endteile
des oder der Kerne über das Modell hinausragen. Nachdem die keramische Schale zum das Modell in
üblicher Weise geformt und der Modellwerkstoff ausgeschmolzen oder ausgebrannt ist, erfolgt der Abguß.
Da, wie erwähnt, die erfindungsgemäßen Kerne nach einer üblichen Formtechnik hergestellt werden können,
lassen sie sich einfach und wirtschaftlich mit verbesserter Genauigkeit erhalten. Die gebrannten Kerne zeigen
in Berührung mit der Schmelze eine hervorragende Dimensionsstabilität,
die ihrerseits zu einer Qualitätsverbesserung der Gießlinge führt.
Die Erfindung wird an folgenden Beispielen weiter erläutert.
Es wurde eine Formmasse hergestellt aus
61,8 Gewichtsteilen geschmolzenem Quarz, Körnung 0,21 mm,
20,6 Gewichtsteilen geschmolzenem Quarz, Körnung 44 μΐη,
2,9 Gewichtsteilen Zirkon, Körnung 44 μίτι,
8,6 Gewichtsteilen Zirkon, Körnung 0,21 mm,
1.5 Gewichtsteilen Tonerde, Körnung 44 μπι,
0,5 Gewichtsteilen Calciumstearat (Trennmittel),
15,0 Gewichtsteilen Siliconharz, 0,15 Gewichtsteilen Katalysator (wie Bleioxid oder
Zinkacetat).
Diese Masse wird abgeformt und der grüne Kern zum Härten des Harzes 3 Minuten auf etwa 165°C erwärmt.
Dann erfolgt das Aufheizen mit einer Geschwindigkeit von 25 bis 50 grd/h bis auf 6500C. Bei
dieser Temperatur wird etwa 4 Stunden gehalten und dann mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 50 grd/h
bis zu 1120cC erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten,
bis das Harz vollständig in ein silicatisches Bindemittel für den keramischen Füllstoff umgewandelt
war.
Nach dem Abkühlen wurde der Kern zum Abguß hochschmelzender Metalle nach obigem Präzisionsgießverfahren herangezogen.
Beispiel 2
Kernformmasse aus
150,0 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 0,21 mm, 25,0 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 44 μΐη,
0,01 bis 2,0 Gewichtsteilen Calciumstearat, 26,6 Gewichtsteilen Siliconharz, 0,13 bis 0,4 Gewichtsteilen Katalysator (Zinkacetat)
Beispiel 3
Kernformmasse aus
61,8 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 0,21 mm, 20,6 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 44 μη>,
8.6 Gewichtsteilen Zirkon, Körnung 0,21 mm, 2,9 Gewichtsteilen Zirkon, Körnung 44 μΐη,
4,6 Gewichtsteilen Tonerde, Körnung 0,125 mm, 1,5 Gewichtsteilen Tonerde, Körnung 44 μηι,
0,1 bis 1,0 Gewichtsteilen Calciumstearat, 1 bis 10,0 Gewichtsteilen Plastifiziermittel (Wachs),
10 bis 20,0 Gewichtstcilen Siliconharz, 0,05 bis 0,3 Gewichtsveilen Bleioxid.
Beispiel 4 Kernformmasse aus
150,0 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 0,21 mm, 25,0 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 44 μΐη,
0,01 bis 2,0 Gewichtsteilen Calciumstearat, 1,0 bis 10,0 Gewichtsteilen Siliconharz,
0,13 bis 0,4 Gewichtsteilcn Bleioxid.
Kernformmasse aus
61,8 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 0,21 mm, 20,6 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 44 μπι,
8,6 Gewichtsteilen Zirkon, Körnung 0,21 mm, 2,9 Gewichtsteilen Zirkon, Körnung 44 μπι,
4,6 Gewichtsteilen Tonerde, Körnung 0,125 mm, 1,5 Gewichtsteilen Tonerde, Körnung 44 μπι,
1,0 bis 10,0 Gewichtsteilen Graphit, Kohlenstoff
oder Holzmehl,
0,1 bis 1,0 Gewichtsteilen Calciumstearat, 10 bis 20,0 Gewichtsteilen Siliconharz,
0,05 bis 0,3 Gewichtsteilen Bleioxid.
10
»Transfer«-Kernformmasse
Spritz- oder Preßformen) aus
Spritz- oder Preßformen) aus
(eventuell auch zum
150,0 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 0,21 mm, ao 25,0 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 44 μπι,
1,0 bis 10,0 Gewichtsteilen Graphit, Kohlenstoff
oder Holzmehl,
0,01 bis 2,0 Gewichtsteilen Calciumstearat, 26,6 Gewichtsteilen Siliconharz,
0,13 bis 0,4 Gewichtsteilen Zinkacetat.
Kernformmasse aus
61,8 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 0,21 mm, 20,6 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 44 μπι,
8,6 Gewichtsteilen Zirkon, Körnung 0,21 mm, 2,9 Gewichtsteilen Zirkon, Körnung 44 μπι,
4,6 Gewichtsteilen Tonerde, Körnung 0,125 mm, 1,5 Gewichtsteilen Tonerde, Körnung 44 μπι,
1,0 bis 10,0 Gewichtsteilen Graphit, Kohlenstoff
oder Holzmehl, 0,1 bis 1,0 Gewichtsteilen Calciumstearat,
1 bis 10,0 Gewichtsteilen Plastifiziermaterial
(Wachs),
10 bis 20,0 Gewichtsteilen Siliconharz, 0,5 bis 0,3 Gewichtsteilen Bleioxid.
»Transferc-Kernformmasse (eventuell auch zum
Spritz- oder Preßformen) aus
150,0 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 0,21 mm, 25,0 Gewichtsteilen Quarz, Körnung 44 μπι,
1,0 bis 10,0 Gewichtsteilen Graphit, Kohlenstoff
oder Holzmehl,
0,01 bis 2,0 Gewichtsteilen Calciumstearat, 1,0 bis 10,0 Gewichtsteilen Plastifiziermittel
(Wachs),
26,6 Gewichtsteilen Siliconharz, 0,13 bis 0,4 Gewichtsteilen Bleioxid.
Beispiel 9
Kernformmasse aus
95 bis 50 Gewichtsprozent Graphit, Körnung
74 μπι,
5 bis 50 Gewichtsprozent Siliconharz, 0,05 bis 1,5 Gewichtsprozent Calciumstearat.
Beispiel 10 »Transfer«-Kernformmasse (eventuell auch zun
Spritz- oder Preßformen) aus
95 bis 50 Gewichtsprozent Graphit,
95 bis 50 Gewichtsprozent Graphit,
Körnung: 50 bis 80% 74 μΐη, 50 bis 20% 0,125 bis
0,6 mm,
5 bis 50 Gewichtsprozent Siliconharz, 0,05 bis 1,5 Gewichtsprozent Calciumstearat.
#09 609;
Claims (4)
1. Verwendung einer Formmasse aus einem dessen Schmelzpunkt über der Gießtemperatur liegt.
Siliconharz und einem Füllstoff in Form eines kera- 5 Die beiden Überzüge sollen ausreichende Stärke bemischen
Materials und/oder Graphit sowie einem sitzen, so daß sie selbsttragend sind. Nach Entfernen
Katalysator für die Beschleunigung der Harzaus- des Modells wird nach diesem Verfahren das Innere mit
härtung und gegebenenfalls Weichmacher zur einem massiven Material gefüllt, welches Temperatu-Herstellung
von gebrannten Kernen für das ren über etwa 54O0C aushält.
Präzisionsgießen von Nickel, Kobalt, Titan, Zir- io Aus der US-PS 31 42 875 ist ein weiteres Verfahren
konium, Niob, Wolfram oder Hafnium mit ver- zur Herstellung von Kernen bekannt, wonach das
lorenem Modell. Kernmaterial mit einer Metallhaut überzogen wird,
2. Verwendung einer Formmasse mit einem welches schweroxidierbar ist und einen hohen Schmelz-Gewichtsverhältnis
Füllstoff zu Siliconharz von punkt besitzt. Kerne dieser Art sind kostspielig und
95 : 50 bis 50: 5 nach Anspruch 1. 15 schwer herzustellen.
3. Verwendung aer Formmasse nach Anspruch 1 Aus der US-PS 30 90 691 ist die Herstellung von
oder 2, wobei die grünen Kerne bis 1200°C ge- Keramikgegenständen bekannt, die sich durch eine
brannt werden. Kombination von Dimensionsstabilität, chemischer Be-
4. Verwendung der Formmasse nach Anspruch 3, ständigkeit und guter elektrischer Isolation auszeichnen,
wobei die grünen Kerne zuerst langsam auf Vor- 20 Sie werden aus einem Keramikgemisch hergestellt, welbrenntemperatur
und dann langsam auf Brenn- ches als Bindemittel ein Siliconharz enthält und welches
temperatur erhitzt werden. nach dem Abformen und Härten des Bindemittels nicht
einem üblichen Keramikbrand unterzogen werden muß.
25 Aus der US-PS 31 08 985 ist eine in der Wärme härtbare Masse aus einem speziellen Polysiloxan und einem
Füllstoff sowie einem Katalysator für die Harz-
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Form- aushärtung bekannt, wobei es sich bei dem Füllstoff um
masse, die neben einem Füllstoff ein Harz als Binde- Glasfasern oder Asbest handeln soll. Die Gegenstände
mittel sowie gegebenenfalls einen Katalysator zur Be- 30 werden in der Elektrotechnik angewandt; ein Keramikschleunigung
der Harzaushärtung und einen Weich- brand dieser Masse ist nicht beabsichtigt,
roacher enthält, für die Herstellung von gebrannten Schließlich geht aus der Liteiaturstelle »Chemical
roacher enthält, für die Herstellung von gebrannten Schließlich geht aus der Liteiaturstelle »Chemical
Kernen für das Präzisionsgießen von Nickel, Kobalt, Abstracts«, 1970, Bd. 72, Nr. 16, Ref. Nr. 82 065 y,
Titan, Zirkonium, Niob, Wolfram oder Hafnium mit die Anwendung von Gemischen von Polyäthoxysiloxaverlorenem
Modell. 35 nen und Polyäthoxyhydroxysiloxanen mit keramischen
Im Rahmen der Herstellung von Raketen und Turbi- Füllstoffen zur Herstellung von Kernen der Gießereinen
werden Turbinenschaufeln und -düsen, Geschoß- technik hervor. Bei den hier angewandten Produkten
nasen und ähnliche Teile benötigt, die außerordentlich handelt es sich um hydrolysierte bzw. teilhydrolyhohen
Betriebstemperaturen in extrem korrosiven Um- sierte Kieselsäureester, nicht jedoch im Sinne der
gebungen ausgesetzt sind. Um die damit auftretenden 40 Definition um Organopolysiloxane.
Probleme zu lösen,-ist es notwendig, hochschmelzende Schließlich sind aus der DT-OS 15 08 668 Form-
Probleme zu lösen,-ist es notwendig, hochschmelzende Schließlich sind aus der DT-OS 15 08 668 Form-
Werkstoffe wie Titan, Zirkonium, Hafnium und Son- massen für Gießformen und Kerne bekannt, bei denen
derlegierungen anzuwenden. Die speziellen Anforde- es sich um gießbare Aufschlämmungen von keramirungen
der Luftfahrttechnik und des Turbinenbaus er- schem Füllstoff und Bindemittel handelt, dessen Bindefordern
neue Werkstoffe und neue Konstruktionen der 45 mittel monomere Organosilane sein soll, welche mit
einzelnen Teile, insbesondere von Turbinenschaufeln. verdünnter Salzsäure hydrolysiert werden können. Das
Bei solchen Bauteilen ist man im allgemeinen gezwun- Hydrolysat wirkt durch Gelieren,
gen, innen Kühlkanäle od. dgl. vorzusehen, um eine Gegenstand der Erfindung ist nun die Verwendung
gen, innen Kühlkanäle od. dgl. vorzusehen, um eine Gegenstand der Erfindung ist nun die Verwendung
wirksame Kühlung des Bauteils mit Hilfe von Luft einer Formmasse aus einem Siliconharz und einem
oder einem anderen fließfähigen Kühlmittel zu gewähr- 50 Füllstoff in Form eines keramischen Materials und/
leisten. oder Graphit sowie einem Katalysator für die be-
Bei der Konstruktion solcher luftgekühlter Bauteile schleunigte Harzaushärtung und gegebenenfalls einem
ist es wesentlich, die wärmeübertragende Fläche maxi- Weichmacher für die Herstellung von gebrannten
mal zu gestalten, ohne jedoch andererseits die mechani- Kernen für das Präzisionsgießen von Nickel, Kobalt,
sehe Eigenschaften des Bauteils zu gefährden. Bisher 55 Titan, Zirkonium, Niob, Wolfram oder Hafnium mit
wurden solche luftgekühlten Bauteile — insbesondere verlorenem Modell. In der Formmasse soll das Gefür
Turbinen — aus hochschmelzenden Metallen und wichtsverhältnis Füllstoff zu Siliconharz 95: 50 bis
nach dem Präzisionsgießverfahren unter Verwendung 50: 5 betragen. Das Brennen der grünen Kerne erfolgt
von Keramikformen hergestellt; dies bereitet Schwierig- in üblicher Weise bis etwa 1200° C; vorzugsweise wird
keiten. In erster Linie liegen diese Schwierigkeiten in 60 zuerst langsam auf Vorbrenntemperatur aufgeheizt
einem geeigneten Kernmaterial, welches den hohen und dann langsam auf die Brenntemperatur.
Beanspruchungen insbesondere bei großdimensionalen Zwischen dem erfindungsgemäß angewandten SiIi-
Beanspruchungen insbesondere bei großdimensionalen Zwischen dem erfindungsgemäß angewandten SiIi-
Kernen und den erforderlichen engen Toleranzen conharz und dem Organo-Kieselsäureestern aus der
beim Guß zu widerstehen vermag- Literaturstelle »Chemical Abstracts« ist zu unterschei-
Aus der US-PS 31 25 787 ist ein Verfahren zur Her- 65 den, denn diese beiden unterschiedlichen Stoffe führen
Stellung von Kernen bekannt, die mit verlorenem beim Brennen der Kerne zu sehr unterschiedlichen ZerModell
in der Präzisionsgießtechnik zur Anwendung Setzungsprodukten, die sich beim Anwendungszweck
eelaneen sollen. Nach diesem Verfahren wird das ver- auch sehr unterschiedl.ch verhalten. Es ist bekannt, daß
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US18146371A | 1971-09-17 | 1971-09-17 | |
US18146371 | 1971-09-17 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2244954A1 DE2244954A1 (de) | 1973-04-12 |
DE2244954B2 DE2244954B2 (de) | 1975-05-22 |
DE2244954C3 true DE2244954C3 (de) | 1976-02-26 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69907385T2 (de) | Matrizenzusammensetzungen und Formkörper mit verbesserter Leistung zum Giessen von Gasturbinenbauteilen | |
US3957715A (en) | Casting of high melting point metals and cores therefor | |
DE69008419T2 (de) | Keramikwerkstoffe für eine Giessform. | |
DE1758845C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Prazisions gießformen fur reaktionsfähige Metalle | |
US4989664A (en) | Core molding composition | |
DE1508668C3 (de) | Masse für hochwarmfeste Gießformen und -kerne | |
DE68906284T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von keramischen Gusskernen. | |
DE102015106999A1 (de) | Verfahren und Zusammensetzungen zur Herstellung von keramischen Gegenständen | |
US5697418A (en) | Method of making ceramic cores for use in casting | |
DE2707835A1 (de) | Keramikgegenstaende und verfahren zu deren herstellung | |
DE2244954C3 (de) | Formmasse zur Herstellung von gebrannten Kernen für das Präzisionsgleßen warmfester Metalle mit verlorenem Modell | |
DE1257364B (de) | Graphitueberzug fuer feuerfeste Giessformen und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2544437B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von siliziumnitridhaltigen mit einer Selbstglasur überzogenen Gegenständen | |
US3017677A (en) | Composition and method of forming ceramic cores | |
DE2244954B2 (de) | Formmasse zur Herstellung von gebrannten Kernen für das Präzisionsgießen warmfester Metalle mit verlorenem Modell | |
DE2351782A1 (de) | Isotropes verbundkeramikmaterial mit dispersionsfasern und verfahren zur herstellung dieses materials | |
DE2422416A1 (de) | Isolierkeramik mit gesteuerter porositaet und sinterherstellungsverfahren | |
DE10065270B4 (de) | Speiser und Zusammensetzungen zu deren Herstellung | |
DE10149793B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Sinterkörpern aus einer plastischen Formmasse enthaltend Pulver, Wachs und Lösungsmittel | |
DE2401121A1 (de) | Verfahren zur herstellung von kernen fuer formen zum abguss hochschmelzender metalle und hierfuer geeignete formmasse | |
DE2254674B2 (de) | Katalysator fuer die aushaertung eines silicon-harzes in einer kernformmasse zum praezisionsguss mit verlorenem modell | |
DE1433948A1 (de) | Keramische Zusammensetzungen | |
JPS6047231B2 (ja) | 鋳造用ノズルの製造方法 | |
DE4310674A1 (de) | Plastisches Material | |
JP2511078B2 (ja) | 射出成形法 |