DE2727231C2

DE2727231C2 - Material für Gießereimodelle

Info

Publication number: DE2727231C2
Application number: DE2727231A
Authority: DE
Inventors: Robert A. Chesterland Ohio Horton; Ella M. Eastlake Ohio Yaichner
Original assignee: PRECISION METALSMITHS Inc CLEVELAND OHIO US
Current assignee: PRECISION METALSMITHS Inc CLEVELAND OHIO US
Priority date: 1976-06-28
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1984-03-08
Also published as: FR2356466B1; FR2356466A1; CA1082385A; DE2727231A1; GB1522579A; US4064083A

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.

Beispiel 1

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

(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.

Beispiel 2

Ein Gemisch wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

34 Gew.-* Lauron

(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 72° C)
29 Gew.-% Stearon

(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 89° C)
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)

60 5 Gew.-".ι Ethylen/Vinylacctat-Mischpolymerisat
(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.

Beispiel 3

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.

Beispiel 4

Ein Gemisch wurde hergestellt aus den folgenden Bestandteilen:

25 Gew.-% Stearon
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)

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.

Beispiel 5

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)

Beispiel 6

34 Gew.-'\. Lauron
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)

Beispiel 7

34 Gew.-t Lauron
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)

Beispiel 8

40 Gew.-",, Lauron
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)

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.

Beispiel 9

30 Gew.-'\, Behenon
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)

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

(Erweichungspunkt nach der Ring- und -Kugel-Methode 54° C)

10 Gew.-"\, Ethylen/Vinylacetat-Mischpolymerisat
(wie in Beispiel 1)

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

io Patentansprüche:

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.