VACUUM CASTING PROCESS

Abstract: 1. A vacuum casting method using casting moulds which comprise a moulding sand consolidated by means of underpressure and a foil which forms the mould cavity and is held pressed against the moulding sand by means of the underpressure, characterized in that a material with a melting temperature below the casting temperature of the material to be cast is used as the moulding sand.

Description: Giessform für Metalle Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Giessform und eine nach dem Verfahren hergestellte Giessform für Metalle, bestehend aus einem durch Unterdruck verfestigten Formsand und einer den Formhohlraum bildenden durch den Unterdruck gegen den Formsand gepresst gehaltenen Folie. Es ist bekannt, hohle Giessformen aus binderfreiem, losem Sand und eine die formgebende Oberfläche der Giessform abdeckende und ihre Konturen wiedergebende Folie dadurch herzustellen, dass zunächst mit Hilfe des Vakuum-Ziehverfahrens eine Kunststoffolie einem Dauermodell angepasst wird. Anschliessend wird ein binderfreier, loser Formsand in den auf die Modellplatte und die Folie aufgesetzten Formkasten eingefüllt, worauf die obere freie Fläche des Formkastens verschlossen und in diesem ein Unterdruck erzeugt wird. Anschliessend wird die Giessform von dem Modell abgehoben. Auf die entsprechend dem abzubildenden Modell verformte Kunststoffolie wirkt dann der äussere Luftdruck, der eine Verfestigung des Formsandes bewirkt. Ein Problem bei derartigen vakuumgebundenen Giessformen besteht darin, eine saubere und glatte Oberfläche an dem herzustellenden Gussstück zu erhalten. Um dies zu erreichen, wird beim Stand der Technik ein möglichst feinkörniger Sand verwendet, damit ein Eindringen der Schmelze in diesen bereits hierdurch verhindert wird. Jedoch kann der Sand nicht beliebig feinkörnig gewählt werden, den in diesem muss ein Unterdruck aufrechterhalten werden können. Hierzu werden in den Formsand Saugrohre eingelegt, die diesen möglichst gleichmässig durchsetzen. Die hierdurch erzielte Oberfläche der Guss stücke ist jedoch noch nicht zufriedenstellend. Die von anderen Formverfahren her bekannte Massnahme dem Formsand gasbildende Stoffe, z.B. Kohlenstoff, zuzusetzen, der zwischen Formwand und Metall ein Gasfilm bildet, der ein Eindringen des flüssigen Metalles in den Formsand verhindert, ist bei vakuumgebundenen Giessformen nicht einsetzbar. Der Grund hierfür besteht darin, dass der Gasfilm durch den im Formsand herrschenden Unterdruck sofort abgesaugt wird und somit nicht zur Wirkung gelangen kann. Zusätzlich werden durch die vergasenden Stoffe Hohlräume gebildet; durch die das flüssige Metall verstärkt in den Formsand eingesogen wird. Bei vakuumgebundenen Giessformen wird deswegen eine Schlichte auf die Kunststoffolie aufgetragen, die im wesentlichen aus einem Quarz-, Olivin- oder Zirkonstaub gebildet wird. Die Schlichte wird im flüssigen Zustand auf der Kunststoffolie aufgetragen und anschliessend getrocknet. Hierdurch wird nach der Trocknung eine feinporige Wand gebildet, die verhindert, dass das flüssige Metall in den Formsand eindringen kann. Man erreicht hierdurch eine saubere und glatte Oberfläche des Gussstückes. Jedoch bedeutet das Aufbringen der Schlichte und deren anschliessende Trocknung einen zusätzlichen zeitintensiven Arbeitsgang. Auch bei Verwendung von Schlichte ist ein feinkörniger Quarzsand erforderlich, der zusätzlich zu seinen Kosten eine Silikosegefahr durch die nicht zu vermeidende Staubentwicklung darstellt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren -und eine Giessform zu deren Herstellung vorzuschlagen, mit dem bzw. mit der Guss stücke mit sauberer und glatter Oberfläche erhalten werden, ohne dass ein Auftragen von Schlichte auf die Kunststoffolie erforderlich ist und bei bzw. bei der dennoch ein wesentlich grobkörniger Formsand verwendet werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Giessform der eingangs beschriebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Formsand aus einem Material besteht, dessen Schmelzpunkt gleich oder niedriger als die Giesstemperatur des zu vergiessenden Metalles ist. Durch die Abstimmung der Schmelztemperatur des Formsandes auf die Giesstemperatur des Metalles wird erreicht,dass der Formsand, der mit dem flüssigen Metall unmittelbar in Berührung steht um einen geringen Betrag aufgeschmolzen wird, so dass sich bis zu einer geringen Tiefe ein dickflüssiger, plastischer, porenfreier Film oder eine Sinterschicht bildet. Ein derartiger plastischer Film bzw. eine derartig gesinterte Schicht von ca. 0,5 mm ist bereits ausreichend, um Gussstücke mit glatter, sauberer Oberfläche zu erzeugen. Der zusätzliche Auftrag von Schlichte, ist entbehrlich, desweiteren kann ein Formsand mit einer vergleichsweise wesentlich grösseren Korngrösse Verwendung finden. Versuche haben gezeigt, dass Guss stücke mit sauberer und glatter Oberfläche erhalten werden können, bei Verwendung von Formsanden mit Korngrössen von über 0,1 mm. Durch die Verwendung derartiger Formsande wird desweiteren der Vorteil erreicht, dass diese weitaus besser luftdurchlässig sind und somit das Vakuum in der Giessform wesentlich gleichmässiger ausgebreitet ist. Dies bedeutet weiter, dass Absaugflächen ausreichend sind, die lediglich an den Innenwänden der Formkästen angeordnet sind, dass somit die im Formsand verlegten Absaugroh re entfallen können. Die hierdurch erreichte Kostenersparung bei der Herstellung der Formkästen ist erheblich, zu dem sind diese für beliebige Form der Guss stücke einsetzbar da die für manche Gussstückformen störenden Absaugleitungen im Formsand entfallen. Gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird für den Formsand Schlackensand verwendet, der als Abfallprodukt in den Ofenanlagen der Giessereien anfällt. Vorteilhaft wird solche Schlacke zu Schlackensand verarbeitet, die bei dem Schmelzen des zu vergiessenden Metalles anfällt. Durch diese Massnahme wird eine mögliche chemische Verunreinigung durch den Formsand von vornherein ausgeschlossen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen in Verbindung mit Beschreibung und Zeichnung hervor. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Diese zeigt: einen Längsschnitt durch eine Giessform. In der Figur ist der Formkasten 1 in Seiten- und Draufsicht dargestellt. Der Forskasten 1 besteht aus einem gleichen Oberund Unterkasten 3, 4, hat einen umlaufenden Rahmen 2 und ist an seiner Unter- und Oberseite offen. Der Formkasten 1 ist mit einem umlaufenden Kanal 5 versehen, der an seiner einen Stirnseite 6 AnschluBstücke für den Anschluss von Unterdruckleitungen aufweist, die mit einer Unterdruckwelle (nicht gezeigt) verbunden sind. Am Kanal 5 ist ein Absaugrohr 9 angeschlossen, das eine Vielzahl von Bohrungen aufweist, über die der Formkasteninnenraum evakuierbar ist. Die Giessform 11 wird von einer Kunststoffolie 12 umschlossen, wobei der Eingiesstrichter 13 einstückig mit der Giessform ausgebildet ist. Die nach oben und unten offene Seite des Formkastens 1 ist durch eine weitere Folie 15 abgedeckt, so dass bei Evakuierung des Formsandes 16 die Folie 12 wie auch die Folie 15 durch den äusseren Ueberdruck gegen den Formsand gepresst werden. Hierdurch ist es möglich, losen, binderfreien Formsand zu verwenden. Gemäss der Erfindung besteht der Formsand 16 aus einem Material, dessen Schmelzpunkt gleich oder niedriger als die Giesstemperatur des in die Giessform 11 zu giessenden Materials ist. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass der Formsand an der Berührungsfläche mit dem flüssigen Material in einer geringen Tiefe von ca. 0,5 mm sintert oder aufschmilzt und so ein fester bzw. ein dickflüssiger, plastischer und porenfreier Film gebildet wird, der die Ursache für eine glatte und saubere Oberfläche des Gussstückes ist. Das Auftragen von Schlichte ist dabei entbehrlich. Die Schmelztemperatur des Formsandes sollte ca. 50 bis 1000 C unter der Giesstemperatur des zu vergiessenden Metalles liegen. Da der Formsand in der Berührungsfläche mit dem flüssigen Metall aufschmilzt und einen dichten, plastischen, zähen und porenfreien Film oder eine gesinterte Schicht bildet, kann der Formsand insgesamt grobkörnig gewählt werden, da keine Gefahr des Eindringens der Schmelze in den Formsand besteht. Versuche mit Formsänden, bei denen 60 % der KorngröBe im Bereich von ca. 0,125 mm gelegen hat, haben zu Gussstücken mit äusserst glatter und sauberer Oberfläche geführt. Als Formsand wird vorzugsweise Schlackensand gewählt, der beim Schmelzen des betreffenden zu vergiessenden Metalles erhalten wird. Zur Einstellung des gewünschten Schmelzpunktes des Formsandes kann diesem Flussmittel und/oder ein Sintermaterial beigegeben werden. Durch die Grobkörnigkeit des Formsandes können die Filterflächen zur Einleitung des Vakuums in den Formsand in einem wesent lich grösserem Abstand zum Gussstück angeordnet werden. Die bisher benötigten Filterrohre in der Nähe des Guss stückes haben sich als entbehrlich gezeigt, was zu einer wesentlichen Reduzierung der Kosten der Formkästen führt.

Claims: Ansprüche: 1. Giessform für Metalle, bestehend aus durch Unterdruck verfestigten Formsand und einer den Formhohlraum bildenden durch Unterdruck gegen den Formsand gepresst gehaltenen Folie, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsand (16) aus einem Material besteht, dessen Schmelzpunkt gleich oder niedriger als die Giesstemperatur des zu vergiessenden Metalles ist. 2. Giessform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Formsand (16) ein Flussmittel zugesetzt ist. 3. Giessform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Formsand (16) ein Sintermaterial zugesetzt ist. 4. Giessform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Formsand (16) aus Schlackensand besteht. 5. Giessform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlackensand aus Schlacke hergestellt ist, die beim Schmelzen des zu vergieBenden Metalles erhalten wird. 6. Giessförm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schmelztemperatur des Formsandes (16) bis zu 1000 C unter der Giesstemperatur des zu vergiessenden Metal les liegt. 7. Giessform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die Korngrösse des Formsandes (16) vergleichswei se gegenüber bisher verwandten Formsänden beim Vakuumverfah ren gross ist. 8. Giessform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrösse grösser als 0,1 mm ist. 9. Verfahren zur Herstellung von Giessformen für Metalle, bestehend aus durch Unterdruck verfestigten Formsand und einer den Formhohlraum bildenden durch den Unterdruck gegen den Formsand gepresst gehaltenen Folie, dadurch gekennzeichnet, dass Formsand mit einer Schmelztemperatur gewählt wird, die unter der Giesstemperatur des zu giessenden Metalles liegt. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herabsetzung des Schmelzpunktes des Formsandes diesem Flussmittel zugesetzt wird. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Formsand ein Schlackensand zugesetzt wird, der durch Zerkleinerung der beim Schmelzprozess erhaltenen Schlacke gewonnen wird. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsprodukt für den Schlackensand die Schlacke des zu vergiessenden Metalles verwendet wird. 13. Formsand für die Verwendung in vakuumgebundenen Giessformen, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsand eine Schmelztemperatur aufweist, die unterhalb der der Giesstemperatur des zu vergiessenden Metalles liegt. 14. Formsand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsand aus Schlackensand besteht. 15. Formsand nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsand aus Schlackensand des zu vergiessenden Metalles besteht.

Inventors: GROLLA, HERBERT
Applicants: HEINRICH WAGNER SINTO MASCHINENFABRIK GMBH
Application year: 1981
Main classification: B22C1
IPC codes: B22C1, B22C9