DE2727231C2 - Material für Gießereimodelle - Google Patents
Material für GießereimodelleInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gießerei-Modellmaterial,
das spanend biirbeitbar und aus Formenriß frei herausschmelz^ar ist.
Beim Formgießen nach dem Ver" ihren mit verlorenem
Modell werden Kompaktformen oder keramische Schalenformen
unter Verwendung von Modellen hergestellt, J5 die Abbilder der Teile sind, welche in Metall gegossen
werden sollen. Kompaktformen werden hergestellt, indem man eine Modelleinrichtung In ein Gefäß setzt,
das Gefäß mit einer Aufschlämmung eines wärmebeständigen Formstoffs füllt und diesen aushärten läßt, wobei
die Form entsteht. Keramische Schalenformen werc'sn
hergestellt, indem eine Modelleinrichtung mit einer wärmebeständigen Aufschlämmung überzogen wird, der
Überzug, noch während er feucht ist, mit einem gröberen wärmebeständigen Material besandet wird, man den **>
Überzug hart werden läßt, wie durch Trocknen bei Raumtemperatur mittels Gebläseluft, so daß sich eine
dünne Schicht keramisches Material bildet, in dessen Oberfläche wärmebeständige Teilchen eingebettet sind.
Wenn die erste keramische Schicht ausreichend hart und ^o
trocken Ist, werden die Verfahrensschritte, Überziehen, Abgießen, Besanden und Trocknen, wiederholt, bis eine
wärmebeständige Schale erwünschter Dicke um die Modelle aufgebaut ist.
duktion verwendet werden, haben keine guten Eigenschaften für die spanende Formgebung.
Eine Mischung aus Wachs und Kunststoff wird z. B. in der US-PS 32 63 286 beschrieben. Die Mischung enthält
ein Vinylharz, wie Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, ein
oder mehrere Wachse und ein verträgliches organisches Material, wie ein modifiziertes helles Holzbarz. Auch
diese Mischung ist ungeeignet für eine spanende Formgebung, da das Material zu weich ist.
Wenn nur eine kleine Anzahl von Gußstücken benötigt wird, wie bei Arbeiten an Prototypen, was die Herstellung
von nur einem oder wenigen Gußstücken für experimentelle Zwecke beinhalten kann, ist es normalerweise
schneller und wirtschaftlicher, die Modelle durch spanende Formgebung herzustellen als in Produktionswerkzeugen. Polystyrol ist ein üblicherweise verwendetes
Material für Prototyp-Modelle, weil es leicnt spanend bearbeitbar ist und gehandhabt werden kann, ohne daß es
bricht. Ein signifikanter Nachteil, Modelle aus Kunststoffen wie Poiyslyroi herzustellen, besieht darin, daß es
schwierig ist, die Modelle aus der Form durch Erwärmen herauszubekommen, ohne daß die Form springt. Wenn
eine Form mit einem entfembaren Modell aus Polystyrol erwärmt wird, damit das Modellmaterial herausschmilzt
oder herausbrennt. werden beachtliche innere Drücke durch die Wärmeausdehnung aufgebaut. Keramische
Schalenformen besitzen normalerweise keine ausreichende Festigkeit, um diesen inneren Drücken, die
durch das erwärmte Material des Modells aufgebaut werden, standzuhalten. Obwohl Kompaktformen erheblich
stärker als keramische Schalenformen sind, tritt häufig ein Reißen der Formen während der Entfernung der
Modelle auf, wenn Kunststoff-Modelle verwendet werden.
Ein verbessertes Material für Prototyp-Modelle, das Fettsäureketon und Ethylcellulose enthält, wird in der
US-PS 32 96 006 beschrieben. Ausgedehnte Erfahrungen mit Mischungen entsprechend del Lcrhre dieses Patents
haben bestätigt, daß deren spanende Bearbeitbarkeit hervorragend und den älteren Materialien, die zur spanenden
Formgebung von Prototypen verwendet worden sind, einschließlich Polystyrol und anderer Kunststoffe,
weit überlegen Ist. Diese Erfahrungen haben ebenfalls bestätigt, daß das Reißen von Formen während des Entfcrnens
des Modells deutlich weniger häufig auftritt, wenn Mischungen für das Modell auf der Basis von
Ethylcellulose und einem Fettsäureketon verwendet werden, als dies der Fall ist, wenn Modelle aus Polystyrol
verwendet werden. Andererseits wurde gefunden, daß das Ethylcellulose/Fettsäureketon-Gemisch dazu neigt,
r.iehr Reißprobleme zu erzeugen als konventionelle Modellwachse. Diese Tatsache begrenzt die Verwendung
von Material aus Ethylcellulose/Fettsäureketon auf die Herstellung von kleinen Modellen, wenn ein Entfernen
Die Modelle, die bei den Verfahren des Kompaktform- 55 des Modells ohne Rißbildung in der Form erforderlich
gleßens und des Gießens mit keramischen Schalenformen verwendet werden, werden aus einem entfembaren
Material hergestellt, so daß sie z. B. durch Erwärmen in einem Ofen, Brennofen oder Autoklaven herausge=
schmolzen werden können und so aus der fertigen Form entfernt werden, wobei die Hohlräume für den Guß entstehen.
Die üblichen, im Produktionsprozeß verwendeten Materialien für Modelle sind Wachsmischungen und
Mischungen aus Wachsen und Kunstharzen. Modelle aus solchen Materlallen können schnell und wirtschaftlich in
Produktionsvorrichtungen, wie z. B. Spritzwerkzeugen für Wachs oder Kunststoffe, hergestellt werden. Die
Modellwachse und Harzformullerungen, die In der Proist,
oder erfordert ein Ausbessern der gerissenen Form, wenn man mit größeren Modellen arbeiten will. In einigen
Fällen, bei denen es um sehr große Modelle geht, kann das Reißen der Form so schwerwiegend sein, daß
die Verwendung von Material aus Ethylcellulose/Fettsäureketon nicht durchführbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gießerel-Modellmaterial
der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich nicht nur sehr gut spanend bearbeiten läßt,
so daß einfache oder komplizierte Modelle von hoher Qualität schnell hergestellt werden können, sondern das
sich auch leicht sowohl aus keramischen Schalenformen als aus Kompaktformen in einem weiten Bereich von
Modellgrößen herausschmelzen iäßt, ohne daß die Formen reißen.
Ausgehend von dem eingangs genannten Material wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gießerei-Modellmaierial
Ethylen/Vinyl-Polymer in einer Menge von 0,5
bis 30 Gew.-V Fettsäureketon in einer Menge von 40 bis 99,5 Gew.-t sowie Wachs oder festen Füller oder anderes
Harz in einer Menge von 0 bis 30 Gew.-% enthält.
Entsprechend üblicher Praxis können sowohl verschiedene Wachse und Kunstharze, die mit dem grundlegenden
Ethylen/Vinyl- und Fettsäureketon-System verträglich
sind, als auch verbrennbare feste Füllstoffe in die Zusammensetzung aufgenommen werden, um die
wesentlichen Eigenschaften zu modifizieren oder die Kosten zu reduzieren.
Ein bevorzugter Bereich der Bestandteile umfaßt 5 Gew.-<\>
bis 15 Gew.-% Ethylen/Vinyl-Harz, 0 bis 10
Gew-% Wachse, feste Füller oder andere Harze als Ethy- !en/Vinyl-Harze und 75 Gew.-% bis 95 Gew.-·*, Fettsäureketon.
Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung besieht aus 45 Gew.-% Lauron, 45 Gew.-5b Stearon uno 10 Gew.-
% Ethylen/Vinylacelat-Polymer.
Beispiele geeigneter Ethylen/Vinyl-Harze umfassen
die verschiedenen Ethylen/Vinylacetat-Mischpolymerisate,
Ethylen/Ethylacrylat-Mischpolymerisate, Terpolymere
von Ethylen/Vinylacetat und organischen Säuren und ähnliches. Beispiele modifizierender Harze, die verwendet
werden können, umfassen Cumaron/InJen- und Kohlenwasserstoff-Harze sowie Harze auf Basis Kolophor.ium.
Beispiele für Wachse, die als Modifizierer oder Füller verwendet werden können, umfassen Paraffin,
Fischer-Tropsch-Wachse und Oxazolinwachse. Beispiele für geeignete Ketone sind Lauron, Stearon, Behenon,
Palmiton und dergleichen. Handelsübliche Fettsäureketone, die keine reinen Verbindungen zu sein brauchen,
sind für die Verwendung ausreichend.
Modelle aus dem erfindungsgemäßen neuen Material können leicht in einem weiten Bereich von Größen und
Konfigurationen durch spanende Formgebung hergestellt werden. Einfache Ausformungen können gemacht und
zu komplexeren durch Wachsschweißen oder Kleben zusammengesetzt werden. Die Zerspanung des Materials
erzeugt keine übermäßige Wärme, so daß der Zerspanungsvorgang schnell durchgeführt werden kann, ohne
daß das Material erweicht, wobei eine Kühlung nicht vorgesehen zu werden braucht. Die Eigenschaften des
Materials sind so, daß ausgezeichnete Oberflächen und gute Dimenslonsstabilitä» erhalten werden. Weiterhin ist
das Material gegen Absplittern und Reißen unter Druckeinwirkung beständig, was bedeutet, daß nur eine minimale
Menge zusätzlichen Materials benötigt wird, um das Stück während der Zerspanung festzuhalten und daß pro
Schnitt mehr Material entfernt werden kann. Beim Herstellen
von zusammengesetzten Modellen oder Modelleinrichtungen können die Modelle leicht durch Wachsschweißen
oder Verwendung konventioneller Schmelzkleber rund um den Stamm oder die Gießlöcher aus
Wachs, gewachstem Papier oder gewachster Pappe oder aus mit Wachs überzogenem Metall angefügt werden.
Eine wichtige Eigenschaft des neuen Materials besteht darin, daß es so formuliert werden kann, daß es sich
beim Erwärmen anfänglich wie ein konventionelles Material ausdehnt, dann aber einen Temperaturbereich
durchläuft. In weichem es sich mit steigender Temperatür
zusammenzieht. Bei weiterem Erwärmen erfährt das Material wieder normale /olumesiexpanslon. Die erhöhte
Fahlekelt des so formulierten neuen Materials, aus einer Gießform ohne Rißbildung herausgeschmolzen zu werden,
wird wenigstens zum Teil auf seine einzigartige Volumenausdehnungscharakteristik zurückgeführt. Es
wird angenommen, daß der Druck in der Form, der durch das Erwärmen während des Entfernens des
Modells aufgebaut wird, herabgesetzt wird, wenn sich aas Material zusammenzieht, und daß dies es erlaubt, daß
eine Schicht an der Oberfläche des Modells aus diesem Material schmilzt bevor die Masse des Materials sich so
ίο weit erwärmen kann, daß die Form reißt.
Wie oben beschrieben, ist ein Gehalt an Ethylen/Vinyl-Polymer
von etwa 5 bis 15 Gew.-% eine bevorzugte
Ausführungsform, aber es wird auch in Betracht gezogen, daß beträchtlich höhere oder niedrigere Mengen
verwendet werden können. Obwohl Festigkeit und Härte mit fallenden Mengen Ethylen/Vinyl-Polymer abnehmen,
können brauchbare Zusammensetzungen mit nur 0,5 Gew.-% hergestellt werden. Zusammensetzungen, die
nur 0;5 Gf.w.-% Ethylen/Vinyi-Harz enthalten, können
zufriedenstellend zerspant werden, r./ne daß eine Kühlung
erforderlich ist, vorausgesetzt, dcß man. wegen der
herabgesetzten Festigkeit und Härte besondere Vorsicht walten läßt beim Einspannen und Handhaben. Im allgemeinen
sind Mischungen, die geringe Mengen Ethy-Ien/Vir;yl-Harz
enthalten, für die Herstellung von zierlichen oder zerbrechlichen Modellen nicht geeignet.
Außerdem sind wegen der höheren benötigten Menge an Ketonen die Kosten für Zusammensetzungen mit geringen
Mengen Ethylen/Vinyl-Harz höher als für die bevorjo
zugten Zusammensetzungen.
Mengen an Ethylen/Vinyl-Kunstharz oberhalb der
bevorzugten oberen Grenze von 15 Gew.-% erhöhen die Festigkeit und Härte, beeinträchtigen jedoch die Fähigkeit
des Materials, aus Gußformen ohne Rißbildung her-J5 ausgeschmolzen werden zu können. Da ausreichende
Festigkeit und Härte für die meisten Formen mit einem Gehalt an Ethylen/Vinyl-Harz von etwa 15 Gew.-%
erreicht werden, bestehen wenige Vorteile, mit höheren Mengen zu arbeiten, es sei denn bei Anwendungen, in
denen sehr zierliche oder zerbrechliche Modelle durch spai.ende Formgebung hergestellt werden sollen. Zusammensetzungen
mit etwa 30 Gew.-% des Harzes sind beschränkt auf die Herstellung kleiner Modelle, wenn ein
rißfreies Herausschmelzen aus den Formen gefordert wird.
Die Zugabe von verträglichen Wachsen, Harzen und verbrennbaren festen Füllern zum zugrunde liegenden
Vinylharz/Keton-System führt normalerweise weg von der ausgezeichneten Zerspanbarkeit des neuen erfin-
><> dungsgemäßen Gemisches. Dessen ungeachtet kann ein gewisser Anteil solcher Materialien toleriert werden,
wenn die Kosten des Gemisches ein wichtiger Faktor sind. '..::- einigen Formulierungen kann die Zugabe eines
Wachses, wie zum Beispiel eines Paraffinwachses, den v> zusätzlichen VorteJ1 bieten, daß die Verträglichkeit von
gewissen Ethylen/Vinyl-Polymeren und Ketonen verbessert
wird. Die Menge an Modifizier- oder Füllmaterial sollte auf etwa 30 Gew.-% begrenzt werden und sollte
sehr niedrig oder völlig weggelassen werden, wenn die bestmögliche Zerspanbarkeit erwünscht Ist.
Erfindungsgemäß hergestellte Materialien können leicht geschmolzen und in Blöcke, Zylinder oder andere
Formen gegossen werden, die für die spanende Formgebung spezieller Modelle benötigt werden, ohne daß
Schrumpfung, Hohhäume oder andere innere Fehler während des Erstarrens auftreten. Ein zusätzliches und
überraschendes Charakterlstlkum des neuen Materials besteht darin, daß es so formuliert werden kann, daß
man Gemische erhält, welche sich während eines Teils
des Erstarrungsvorgangs ausdehnen. Es Ist In einigen
Fallen möglich. Formstücke zu gewinnen, die gröBer
sind als die Werkzeuge oder Formen, In denen sie ausgeformt
werden.
Zusatzliche Vorteile und ein besseres Verständnis der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und der
beigefügten graphischen Darstellung.
Die graphische Darstellung zeigt die Kurve der Volumenausdehnung
einer bevorzugten Formulierung.
Beispielhafte erflndungsgemäße Gemische einschließlich
der besonders bevorzugten werden In den folgenden Beispielen aufgeführt. In jedem dieser Beispiele Ist die
Methode des Mischens der Komponenten generell die gleiche. Bevorzugt werden die Fettsüureketone zusammen
mit den jeweils In das Gemisch aufgenommenen Wachsen geschmolzen. Rühren wahrend dieser ersten
Stufe kann das Schmelzen und Mischen erleichtern, ist aber oft nicht nötig. Modifizierharze, außer dem lithylen/Vlnyl-Harz,
können während der anfanglichen Schmelzstufe zugegeben werden. Falls Schwierigkelten
auftreten, ein spezielles Harz einzumischen, können die Ketone und Wachse (soweit vorhanden) zuerst
geschmolzen werden und das Modifizierharz dann zugegeben und In die Mischung eingerührt werden.
Das Ethylen-Vinyl-Harz wird zugegeben, wenn die
anderen Komponenten geschmolzen und gemischt sind. Die Ethylen-Vlnyl-Harze sind Im allgemeinen schwieriger
in die Mischung einzuarbeiten, und es kann notwendig werden, die Temperatur auf etwa 104° C bis 121" C zu
erhöhen. Die Mischung sollte bis zur vollständigen Mischung gerührt werden. Falls feste Füller in die
Zusammensetzung aufgenommen werden sollen, können die feinen festen Materialien zugegeben werden, nachdem
das Ethylen/Vinyl-Harz in die Lösung gerührt worden
ist.
Ein besonders bevorzugtes Gemisch, geeignet für Anwendungen wie Arbeiten an Prototypen, bei denen
entfernbare Modelle durch spanende Formgebung hergestellt und dann durch Erwärmen aus den fertigen Formen
entfernt werden sollen, besteht aus den folgenden Bestandteilen:
45 Gew.-% Lauron
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 71° C)
45 Gew.-* Scharon
45 Gew.-* Scharon
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 89° C)
10 Gew.-* Ethylen/Vinylacetat-Mischpolymerisat (18% Gew.-% Vinylacetat; Erweichungspunkt nach
der Ring- und -Kugel-Methode 199° C)
Das voranstehende Gemisch zeigt hervorragende Zerspanbarkeit,
so daß Arbeitsvorgänge wie Bohren, Drehen und Fräsen schnell vorgenommen werden können und
dabei hervorragende Oberflächen erhalten werden. Das Material zeigt keine Neigung, während der Zerspanung
zu erweichen und Kühlung des Werkstücks ist nicht erforderlich.
Eine Reihe von Modellen für den Formguß von kleinen Teilen wurden aus einem Material der voranstehenden
Zusammensetzung durch spanende Formung hergestellt. Die meisten der Gießmodelle wurden als Stück im
ganzen herausgearbeitet, obwohl in einigen Fällen die Modelle aus einzelnen, durch spanende Formgebung hergestellten
Stücken mittels eines geeigneten Klebstoffs zusammengesetzt wurden. Das zu bearbeitende Material
konnte für die Zerspanung eingespannt werden, ohne daß es riß oder splitterte und konnte mit hoher
Geschwindigkeit ohne Kühlung zerspant werden.
Um die außergewöhnliche Fähigkeit des Materials zu zeigen, aus keramischen Schalenformen, ohne sie zu zerreißen,
herausgeschmolzen werden zu können, wurde eine Anzahl von Modellen auf mit Wachs überzogenen
Papplrommcln befestigt, wie /. B. in der US-PS 35 20 350
beschrieben. Einige dieser Trommeln wurden verwendet zur Herstellung von keramischen Schalenformen mittels
des üblichen Verfahrens von Tauchen, Stuckatleren und Trocknen, wobei der Vorgang wiederholt wurde, bis insgesamt
sieben Überzüge mit wärmelestem Material gebildet waren. Die Aufschlämmung für die ersten beiden
Überzüge bestand aus kolloidalem Silicaücl als Bindemittel
und Verdünnungsmittel und einer Mischung von geglühter Kieselerde und Zirkon als wiirmefeste Substanz.
Die anderen Überzüge wurden hergestellt mittels einer wärmebeständigen Aufschlämmung, in welcher
die wiirmefeste Substanz eine Mischung von geglühter Kieselerde und gemahlenem feuerfestem Ton war.
Feuerfestes Tonmehl wurde für das Besanden aller Überzüge verwendet, wobei für die ersten Überzüge ein Mehl
mit el-?er relativ feinen Teilchengröße und eines mit
zunehmend gröberen Partikeln für die restlichen Überzüge verwendet wurde. In jedem Fall wurde der letzte
Überzug nicht besandet.
Nachdem die Formen entsprechend getrocknet waren, wurden die Papptrommeln entfernt und die Schalen in
einen Dampfautoklaven gebracht, der mit einem Dampf-Überdruck von 6,2 bis 6,5 bar betrieben wurde, um die
Modelle herauszuschmelzen. In allen Füllen wurden die Modelle aus den Formen zufriedenstellend herausgeschmolzen,
ohne die Formen zu zerreißen.
Die Formen wurden dann auf etwa 1093" C erhitzt, um sie für den Guß vorzuheizen. Die heißen Formen wurden
über einen harzgebundenen Kern gesetzt, wie allgemein offenbart in der US-PS 33 36 970, so daß eine ringförmige
Gießöffnung zwischen der Innenseite der Form und dem Kern entstand. Ein Teilvakuum wurde im Kern und um
die Form angelegt und die Formen mit verschiedenen Eisenlegierungen wie 6150 Stahl und 8620 Stahl und Typ
304 rostfreier Stahl ausgegossen. Die Gußstücke waren In jeder Hinsicht zufriedenstellend.
Andere Modelle, durch Zerspanung aus dem Gemisch dieses Beispiels hergestellt, wurden auf mit Wachs überzogenen
Papptrommeln befestigt und mit einem Metallbehälter umgeben, der mit einer Aufschlämmung eines
gipsgebundenen Formstoffs hinterfüllt wurde. Die Aufschlämmung wurde in die Behälter um die montierten
Trommeln unter Vakuum gegossen, wobei der Füllvorgang durch Vibrieren unterstützt wurde. Vakuum und
Vibrieren wurden abgestellt, wenn die Behälter voll waren. Nachdem die Formen hart geworden waren, wurden
die Papptrommeln entfernt und die Formen wurden in einen Niederdruckdampf-Autoklaven, der bei einem
Überdruck von 0,34 bis 0,48 bar betrieben wurde, gebracht, um die Modelle herauszuschmelzen. Die Formen
wurden dann auf 704° C erhitzt, um etwa übriggebliebenes Modellmaterial herauszubrennen. In die Formen
wurden Schmelzen aus einer Reihe von Kupfer- und Aluminiumlegierungen vergossen, wobei für die letzteren
Legierungen die Formen zuerst auf etwa 149° C bis 260° C abgekühlt wurden. Alle in den Formen hergestellten
Gußstücke waren zufriedenstellend.
In einer anderen Versuchsreihe wurden große zylindrische
Testmodelle aus dem Gemisch dieses Beispiels hergestellt. Diese Testmodelle hatten folgende Maße: Außendurchmesser
10,16cm, Innendurchmesser 5.08cm, Höhe 10,16 cm. Die Modelle hatten ein Gewicht von etwa 482 g.
Die Modelle wurden auf Trommeln aus mit Wachs beschichter Pappe montiert und keramische Schalenformen
wurden, wie vorher beschrieben, um sie herum geformt. Die Versuche, die Modelle zu entfernen,
wurden nach folgenden Methoden durchgeführt: 1. Schnellenlwachsen durch Einbringen der Komi direkt in
einen Ofen bei 10931C, 2. Hochdruckautoklav bei einem
Liberdruck von 6.2 bis 6,5 bar, 3. Niederdruckautoklav bei
einem Überdruck von 0.34 bis 0.48 bar, 4. Eintauchen der Form in heißes Glycerin bei 204° C, 5. Einbringen der Form
in einen Niedertemperaturofen bei 316 C.
In jedem der vorstehenden Versuche wurden die Modelle erfolgreich aus der Form herausgcschmol/en,
ohne daß die Form riß. In Test 5 entstand eine sehr starke Rauchentwicklung, so daß diese Methode nicht
zur allgemeinen Anwendung empfohlen wird.
Der Fachmann wird erkennen, daß das Entfernen von Modellen der Größe und Form wie oben beschrieben
bezüglich des Reißens der Formen ein sehr scharfer Test
ist. Trotz der massiven Form der Modelle wurde kein ReiUen der Formen selbst bei den Verfahren 3. und 5.
beobachtet, die allgemein als nicht zufriedenstellend für das Entfernen von Modellmaterialien aus keramischen
Schalenformen angeschen werden.
Es ν ird angenommen, daß die Fähigkeit des neuen
Materials, leicht aus keramischen Schalenformen hcrausgeschmolzen werden zu können, ohne sie zu zerreißen,
mindestens teilweise eine Folge der einzigartigen thermischen Ausdehnungscharakteristik des Materials ist. Die
graphische Darstellung ist eine Kurve der thermischen Volumenausdehnung der Zusammensetzung dieses Beispiels.
Man sieht, daß sich das Material zunächst beim Erwärmen
wie erwartet ausdehnt, aber sich dann bei etwa 57 bis 58' C mit steigender Temperatur zusammenzieht.
Diese Kontraktion des Materials hält bis etwa 67° C an. nach welcher Temperatur sich das Material wieder mit
weiterem Temperaturanstieg ausdehnt. Es wird angenommen, daß die Kontraktion des Materials zwischen
57° und 67° C den inneren Druck In der Form, der sich
beim Erwärmen des Materials des Modells aufbaut, herabsetzt, so daß eine Schicht an der Oberfläche des Materials
schmelzen kann, ehe sich die Hauptmasse des Modells so weit erwärmt, daß es die Form zerreißt.
Ein Gemisch wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
34 Gew.-* Lauron
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 72° C)
29 Gew.-% Stearon
29 Gew.-% Stearon
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 89° C)
22 Gew.-% Paraffinwachs
22 Gew.-% Paraffinwachs
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 7ir C)
10 Gew.-% Ethylen/Vinylacetat-Mischpolymerisat
(28 Gew.-% Vinylacetat, Erweichungspunkt nach der Ring- and -Kugel-Methode 138° C)
(28 Gew.-% Vinylacetat, Erweichungspunkt nach der Ring- and -Kugel-Methode 138° C)
60 5 Gew.-".ι Ethylen/Vinylacctat-Mischpolymerisat
(18 Gew.-'\, Vinylacetat, Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 199 C)
(18 Gew.-'\, Vinylacetat, Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 199 C)
IJ'iescs Gemisch ist billiger als die nach Beispiel I
wcycn der geringen Mengen Lauron und Stearon. Das Material zeigte gute Zerspanbarkelt bei der Herstellung
von Gicßmodellen. Die Eigenschaften beim Entfernen des Modells aus dem Gemisch waren zwar denen aus
Beispiel 1 etwas unterlegen, aber doch zufriedenstellend über einen weiten Bereich von Grölten und Formen und
waren heim Entfernen des Modells den Eigenschaften deutlich überlegen, welche sowohl Polystyrol als auch die
Materialien der US-PS 32 96 006 zeigten.
Eine Anzahl kleiner, handelsüblicher Teile wurden erfolgreich aus Schalenformen nach den Verfahren, wie
in Beispiel ! beschrieben, hergestellt. Das Gemisch dieses Beispiels wurde auch zur Herstellung zylindrischer
Tesimodelle, wie in Beispiel I beschrieben, verwendet.
Wenn das große zylindrische Testmodell aus einer keramischen Schalenform in einem Dampfautoklaven, der
mit einem Überdruck von 6,2 bis 6,5 bar betrieben wurde, herausgeschmolzen wurde, zeigte sich ein winziger
Haarriß In der Form. Obwohl der Riß recht unbedeutend war und leicht repariert werden konnte, zeigt dieses
Ergebnis, daß die Fühigkeil des Materials dieses Beispiels beim Entfernen der Modelle nicht der des Gemisches aus
Beispiel 1 gleichkommt.
Ein Gemisch wurde hergestellt aus folgenden Bestandteilen:
20 Gew.-'v, Lauron
40 Gew-% Slearon
25 Gew.-'\, Flscher-Tropsch-Wachs
(Schmelzpunkt irii KäpiiiüiTührchcn !05 Ci
15 Gew.-'V, Ethylen/Vinylacetat-Mischpolymerisat
(28 Gew.-% Vinylacetat, Erweichungspunkt nych der
Ring- und -Kugel-Methode 1383C)
Die Zerspanbarkeit des Gemisches erwies sich als zufriedenstellend. Ein Testzylinder, wie In Beispiel I
beschrieben, wurde erfolgreich aus einer keramischen Schalenform in einem bei einem Überdruck von 6,2 bis
6,5 bar betriebenen Autoklaven herausgeschmolzen.
Ein Gemisch wurde hergestellt aus den folgenden Bestandteilen:
25 Gew.-% Stearon
30 Gew.-% Lauron
20 Gew.-% Paraffinwachs
30 Gew.-% Lauron
20 Gew.-% Paraffinwachs
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 70° C)
25 Gew.-% Ethylen/Vinyl-Mischpolymerlsat
(28 Gew.-% Vinylacetat/Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 138° C)
(28 Gew.-% Vinylacetat/Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 138° C)
Eine Anzahl von handelsüblichen Teilen wurden durch spanende Formgebung aus dem Material hergestellt.
Das Material besaß hervorragende Zerspanbarkeit, wenngleich es beim Schneiden mit einer Bandsäge eine
ieichte Neigung zum Erweichen zeigte. Diese Eigenschaft wurde dadurch aberwunden, daß das Material
etwas langsamer geschnitten wurde.
Die Modelle wurden in keramische Schalenformen
27 27 23!
IO
überführt, wie in Beispiel I beschrieben. Die meisten
Modelle konnten aus den Formen zufriedenstellend hcrausgeschmolzcn werden, nur wenige Formen zeigten
leichte Rißbildung während der Entfernung der Modelle Da die Rißbildung leicht war und leicht repariert werden
konnte, waren die in diesen Formen hergestellten Gußstücke zulried..nsicllend und halten wenige oder keine
Gulinilhte.
Die folgenden Beispiele bieten weitere Gemische, welche die vorliegende Erfindung verdeutlichen. Wie im
[■all der Beispiele I bis 4 sind diese weiteren Beispiele durch die gleiche vorteilhafte Zerspanbarkeit und die
Fähigkeit, aus Gießformen hcrausgeschmol/en werden zu können, ohne diese zu zerreißen, gekennzeichnet.
Diese Eigenschaften wurden gezeigt durch Herstellen eines Modells aus jeder Zusammensetzung und Befestigen
all dieser Modelle auf ein und derselben wachsüber- /twc.ncn Trommel. Mine keramische Schalenform wurde
um die Trommel geformt, wie in Beispiel I beschrieben. Als die Form fertig war, wurde sie in einen Dampfautoklaven
gebracht, der mit einem Überdruck von 6,2 bis 6,5 bar betriehen wurde, um die Modelle zu entfernen.
Alle Modelle wurden erfolgreich hcrausgeschmolzen. ohne daß die Form rill. Die Form wurde dann bei 982 C
gebrannt und, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit Schmiedeeisen von 1621'C Λ/ergossen. Die hergestellten Gußstücke
waren zufriedenstellend.
40 Gew.-'\. Lauron
33 Gew.-'\. Stearon
22 Gew.-'\, Paraffinwachs
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 70" C)
5 Gew.-'\, Ethylen/Ethylacryl-Kopolymer
(!81V. Ethylacrylal, Erweichungspunkt nach der
Ring- und -Kugel-Methode 152" C)
34 Gew.-'\. Lauron
29 Gew.-'\, Stearon
29 Gew.-'\, Stearon
22 Gew.-'V, Paraffinwachs
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 70° C)
15 Gew.-'V, Ethylcn/Vinylacetat/Süure-Terpolymer
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 151 "C. 24 bis 25 Gew.-'V, Vinylacetat und eine Säurezahl von 4 bis 8 mg KOH je Gramm Polymer)
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 151 "C. 24 bis 25 Gew.-'V, Vinylacetat und eine Säurezahl von 4 bis 8 mg KOH je Gramm Polymer)
34 Gew.-t Lauron
29 Gew.-% Palmiion
(Erweichungspunkt nach
Methode 85' C)
29 Gew.-% Palmiion
(Erweichungspunkt nach
Methode 85' C)
der Ring- und -Kugel-
22 Gew.-",, Paraffinwachs
(F.rweichungspunkl nach der Ring- und -Kugel-Methode 70 C)
10 Gew.-11,. Elhy Ic n/V inylacetai-Misch polymerisat
(28 Gcw.-'\, Vinylacetat. Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 138 C)
5 GeW-1V Ethylen/Vinylacelat-Mischpolymerisat (18 Gew.-'\i Vinylacetat, Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 199 C)
(28 Gcw.-'\, Vinylacetat. Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 138 C)
5 GeW-1V Ethylen/Vinylacelat-Mischpolymerisat (18 Gew.-'\i Vinylacetat, Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 199 C)
40 Gew.-",, Lauron
40 Gew.-τ Behenon
40 Gew.-τ Behenon
10 Gew.-",, Paraffinwachs
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -kugd-Me'.hrxJc
70')
10 Gew.-'V. Ethylen/Vinylacetat-Mischpolymerisat
(wie in Beispiel I)
(wie in Beispiel I)
Bei der Ausprüfung von Formulierungen ähnlich wie in diesem Beispiel wurde gefunden, daß Gemische, die
kein Paraffinwachs enthielten, beim Wachsschweißen leicht rissen. Man stellte sich vor. daß dieser Fehler eine
Folge von Spannungen war. die sich während des Erstarren*
des Materials bildeten. Die Zugabe von 10 Gew.-1V.
Paraffinwachs behob diesen Zustand.
30 Gew.-'\, Behenon
45 Gew.-·\. Myriston
45 Gew.-·\. Myriston
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 8 Γ C)
15 Gew.-1V, Nonadekan-2-on
10 ücw.-'V Ethylen/Vinylacetat-Mischpolynier
(wie in Beispiel 1)
15 Gew.-1V, Nonadekan-2-on
10 ücw.-'V Ethylen/Vinylacetat-Mischpolynier
(wie in Beispiel 1)
Dieses Gemisch war bezüglich Zerspanbarkeit und llerausschmelzen zufriedenstellend. Es entwickelte
jedoch im geschmolzenen Zustand unangenehme Dämpfe und ist aus diesem Grund kein bevorzugtes
Gemisch.
Beispiel 10
30 Gew.-% Lauron
15 Gew.-% Stearon
45 Gew.-% Pelargnon
15 Gew.-% Stearon
45 Gew.-% Pelargnon
(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 54° C)
10 Gew.-"\, Ethylen/Vinylacetat-Mischpolymerisat
(wie in Beispiel 1)
(wie in Beispiel 1)
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Gießerei-Modellmaterial, das spanend bearbeitbar und aus Formenriß frei herausschmelzbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß es Ethylen/Vinyl-Polymer-Harz
in einer Menge von 0,5 bis 30 Gew.-%, Fe'.tsäureketon In einer Menge von 40 bis 99,5 Gew.-%
sowie Wachs oder festen Füller oder anderes Harz in einer Menge von 0 bis 30 Gew.-% enthält.
2. Modellmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ethylen/Vinyl-Polymer in
einer Menge von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% enthalten
ist.
3. Modellmalerial nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fetisäureketon in einer
Menge von 75 Gew.-% bis 95 Gew.-% enthalten ist.
4. Modellmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus 90
Gew.-*, Fetisäureketon und iö Gew.-% Ethylen/ μ
Vinylacetat-Polymer besteht.
5. Modellmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus 45 Gew.-%
Stearon. 45 Gew.-"o Lauron und 10 Gew.-% Ethylen/Vinylacetat-Polymer
besteht.
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