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Was ist Feingusswachszusammensetzung?

Robin A. McLaren, Ballwin; Charles A. Alcott, St. Louis, beide aus MO. Nasser, Bartlesville,. Ring; Hyman F. Die Teile sind normalerweise aus Metall, z. Der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber beispielsweise gewöhnlichem Sandguss besteht darin, dass das Metallteil eine außergewöhnlich gute Oberfläche, scharfe Konturen und Maßgenauigkeit aufweist. In der einfachsten Form des Feingusses wird aus dem zu reproduzierenden Teil eine Wachsreplik hergestellt. Die Wachsreplik wird überzogen oder mit einem keramischen Formmaterial versehen, z.

Nach dem Einsetzen der Investition wird die mit der Sandmagnesia-Mischung investierte Wachsreplik erhitzt, um das Wachs herauszuschmelzen, und dann gebacken, um die Sand-Magnesia zu verschmelzen. Das Wachs kann wiederverwendet werden. Nach dem Abkühlen ist die resultierende Keramikform stark genug, um das geschmolzene Metall zu tragen, das in den Hohlraum der Form gegossen wird. Das heiße Metall wird in die obere Entlüftung der Form gegossen; Durch eine Bodenentlüftung kann Luft entweichen.

Nachdem sich das Metall verfestigt und abgekühlt hat, wird die abgekühlte Keramikform entfernt, normalerweise durch Abreißen vom Metallteil. Die Metallwiedergabe erfordert normalerweise keine weitere Bearbeitung, außer um das Metall abzuschneiden, das sich in den Entlüftungsöffnungen verfestigt hat. Um die oben erwähnte Wachsreplik herzustellen, ist eine Matrize erforderlich, um Wiederholungen der Wachsreplik durchzuführen. Diese Matrize, normalerweise aus Metall, wird bearbeitet oder gegossen, um dem zu reproduzierenden Teil mit Präzision zu entsprechen.

In den Hohlraum dieser Matrize wird das Feingusswachs als Matsch injiziert. Nach dem Abkühlen wird die feste Wachsreplik von der Düse entfernt.

Diese Wachsreplik hat die Festigkeit, gehandhabt und investiert zu werden, und hinterlässt beim Ausschmelzen aus der Keramikinvestition wenig oder gar keine Asche, die andernfalls Unvollkommenheiten auf der Oberfläche der Metallreproduktion verursachen würde. Feingusswachse werden auch Musterwachse genannt.

Diese Erfindung stellt neuartige Musterwachszusammensetzungen bereit, deren Vorteile ihre Verwendung bei Präzisionsgussvorgängen ermöglichen. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen haben geeignete Fließeigenschaften und sind homogene Gemische; Ihre Bestandteile setzen sich während des Gießens oder in einem der Schritte des Formprozesses nicht ab.

Diese Erfindung stellt auch Musterwachszusammensetzungen bereit, die leicht von Metallen entfernt werden können, ohne sie durch Entfernen von Formmaterialien von deren Innenwänden zu beschädigen.

Der Aufbau der Wachszusammensetzungen dieser Erfindung ist derart, dass die Komponenten recycelt und immer wieder verwendet werden können, was offensichtliche Einsparungen bewirkt. Polystyrole mit hohem Molekulargewicht von etwa 10.000 bis 100.000 Molekulargewicht, wie sie zum Spritzgießen verwendet werden, wurden als Mustermaterialien für das Feingießen verwendet.

Das Einspritzen solcher Kunststoffe in die Düse erfordert höhere Einspritztemperaturen und -drücke und höhere Klemmdrücke als sogenannte Wachsmustermaterialien. Diese Kunststoffe leiden auch unter dem schwerwiegenden Nachteil, dass das Entfernen des Musters von der Keramikschale ohne Rissbildung oder Verkohlung schwierig oder unmöglich ist. Aus diesen Gründen werden solche Polystyrole wenig verwendet.

Pattern Making Committee, herausgegeben von E. Donaldson, 1962. Üblicherweise verwendete Musterwachse können natürliche oder synthetische Harze, natürliche oder synthetische Wachse und eine Vielzahl anderer Materialien wie Stearinsäure enthalten. Harze, die verwendet werden können, umfassen Kolophonium, Kolophoniumester, Gummidamar, modifizierte Phenole, Alkyde mit niedrigem Molekulargewicht, Terpenharze, Erdölharze, chloriertes Naphthalin, chloriertes Biphenyl usw.

Zu den Wachsen, die verwendet werden können, gehören Bienenwachs, Pflanzenwachse wie Carnauba und Candelilla, Mineralwachse wie Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs und Montan sowie synthetische Wachse wie Amidwachse, Esterwachse, Fisher-Tropsch-Wachse, Wachse aus Rizinusöl usw. .

Die Eigenschaften, die für ein gutes Musterwachs erforderlich sind, werden von J. Mills, B. beschrieben. Andere Eigenschaften wie Beständigkeit gegen oder Löslichkeit in Säuren und Basen können in bestimmten Fällen wichtig sein. Im Allgemeinen ist eine geringe Schrumpfung von Bedeutung, aber in einigen Fällen, z. B. wenn vorhandene Matrizen auf ein bestimmtes Wachs dimensioniert sind und der Austausch der Matrizen zur Aufnahme eines Wachs mit geringerer Schrumpfung sehr teuer wäre, ist es wichtiger, die Schrumpfung an die anzupassen Wachs im Einsatz und verbessern andere Eigenschaften.

Polystyrolharze mit einem Molekulargewicht von weniger als 10.000 sind im Handel erhältlich, haben jedoch im Allgemeinen keine Verwendung in Musterwachsmischungen gefunden. Die Mitglieder der Reihe mit höherem Molekulargewicht weisen hohe Viskositäten und eine schlechte Verträglichkeit mit anderen üblichen Mischungskomponenten auf. Polystyrole mit sehr niedrigem Molekulargewicht sind verträglicher, aber weich und wenn sie mit Wachsen usw. gemischt werden.

Es ist eine der Anforderungen an ein Musterwachs, dass es steif genug ist, um dem Einbettungsprozess standzuhalten und sein eigenes Gewicht in relativ dünnen Abschnitten zu tragen. Wir haben nun herausgefunden, dass Mischungen von substituierten Polystyrolen mit Wachsen und anderen Materialien Zusammensetzungen ergeben, die zur Verwendung als Mustermaterialien sehr gut geeignet sind.

Die substituierten Polystyrole können Polymere von alpha-Alkylstyrolen sein.

In den obigen Formeln ist R Alkyl, vorzugsweise Niederalkyl und am meisten bevorzugt Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl usw. Geeignete substituierte Polystyrole werden auch durch Alkylieren von Polystyrol erhalten, beispielsweise durch das Friedel-Crafts-Verfahren, vorausgesetzt, dass mindestens die Hälfte der aromatischen Ringe sind alkylsubstituiert. Ebenfalls enthalten sind Polymere aus polysubstituierten Styrolen l CCH, wobei R H oder Alkyl ist und mindestens zwei der R-Gruppen Alkyl sind und n -3 ist.

Geeignete substituierte Polystyrole sind ferner durch einen Ring- und Kugelerweichungspunkt von 50 bis 50 ° C gekennzeichnet. Geeignete Wachse sind Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs, natürliche Wachse wie Bienenwachs, Carnauba, Candelilla, Montan usw. Eine kleine Menge Farbstoff kann zur Unterstützung eingearbeitet werden der Zaubernde bei der visuellen Prüfung des Musters auf Mängel.

Um das Gießen von Dickschnitten zu erleichtern, können Füllstoffe eingearbeitet werden. Der Füllstoff kann in der Grundmusterwachsmischung löslich oder unlöslich sein. Unlösliche Füllstoffe umfassen anorganische Materialien wie feinteilige Kieselsäure und organische Materialien wie Harnstoff, Adipinsäure, Polyethylenglykol, Polyacrylsäure usw.

Lösliche Füllstoffe werden bei einer Temperatur unterhalb ihres Schmelzpunktes in die Mischung eingearbeitet und verbleiben als diskrete Partikel, bis das Wachs aus dem Muster geschmolzen ist. Dazu gehören Amidwachse und Kohlenwasserstoffwachse mit hohem Schmelzpunkt. Die vorliegende Erfindung stellt Mustermaterialien bereit, die zur Injektion bei relativ niedrigen Temperaturen von 5080 ° C geeignet sind.

Durch eine geeignete Wahl der Menge an substituiertem Polystyrol und der anderen Komponenten kann das Schrumpfen und die Steifheit des Musterwachses leicht gesteuert werden. Eine besonders nützliche Ausführungsform dieser Erfindung stellt ein Musterwachs mit geringerer Schrumpfung und erhöhter Steifheit im Vergleich zu derzeit verwendeten Musterwachsen bereit.

Eine andere nützliche Ausführungsform stellt ein Wachs bereit, dessen Schrumpfung einem kommerziell verwendeten Material entspricht, das jedoch eine verbesserte Steifheit aufweist. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bieten den großen Vorteil, dass der Wachsmischer durch eine geeignete Wahl der Formulierung in der Lage ist, Wachse herzustellen, um stark unterschiedliche Anforderungen unterschiedlicher Gießsituationen zu erfüllen. Insbesondere kann die Steifheit annähernd konstant gehalten werden, während die Schrumpfung von hoch nach niedrig variiert wird, oder die Schrumpfung kann annähernd konstant gehalten werden, während die Steifheit variiert wird.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Zusammensetzungen besteht darin, dass sie selbst in Gegenwart von Luft sehr hitzebeständig sind. Andere Musterwachse enthalten Harze, die thermisch instabil oder oxidationsempfindlich sind.

Während des Mischvorgangs können hohe Temperaturen für ein oder zwei Stunden aufrechterhalten werden, und das geschmolzene Wachs wird üblicherweise für Stunden oder sogar Tage in der Injektionsausrüstung gehalten. Es ist ein häufiges Problem festzustellen, dass eine thermische oder oxidative Instabilität zu einer Erhöhung der Viskosität des Mustermaterials geführt hat, was eine Änderung der Einspritzbedingungen erfordert, was zu unbefriedigenden Mustern führen kann. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zeigen keinen signifikanten Anstieg der Viskosität, selbst wenn sie Luft bei erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden, es sei denn, natürlich ist ein instabiles Harz enthalten.

Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, dass die Musterwachse starr sind, ohne übermäßig spröde zu sein, und nach der Injektion schnell steif und hart werden. Dies ermöglicht es dem Gießer, die Zeit zu verkürzen, die das Wachs vor dem Entfernen in der Düse verbleiben muss, und die Zeit, in der das Muster vor dem Einbringen stabilisiert werden muss, wodurch die Anzahl der Teile erhöht wird, die in einer bestimmten Zeit hergestellt werden können. Die Mischung wurde bei 80 ° C injiziert. Bei 130 ° C zeigten sich die nach der Injektion erhaltenen Balken und 12 bis 4 Tage. Da alle nachfolgenden Beispiele hergestellt wurden und die In-WaX-Schrumpfung gering war, wurden beim Vergleich des Objekts wie in Beispiel I nur die Zusammensetzungen und die Testlänge des 5-Zoll-Teststabs mit der Länge der Schmelzergebnisse angegeben, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.

Das Gewicht wurde durch einen T-Stab mit zylindrischem Querschnitt aufgebracht, der an einem Pene-15 1-Wunsch-S yrene mp0 ymer 2-Trometer angebracht war, wie in A beschrieben. Wachs A ist ein weit verbreitetes kommerzielles Produkt, das wesentliche Mengen an Stearinsäure enthält. Wachs B 0. Eine niedrigere Zahl zeigt eine größere Steifheit an. P sag ontan Wachs. Steifheit 29 10 min. Ihre anderen Eigenschaften wie Härte, Aussehen, Viskosität, Zähigkeit usw.

Die Temperatur der Mischung wurde auf 80 ° C eingestellt. Die Mischung wurde dann unter Rühren auf etwas über den Erstarrungspunkt abgekühlt und dann gekühlt, um eine Platte zu bilden. In Tabelle III ist das substituierte Polystyrolharz ausgewählt aus Polyvinyltoluol, Polymethylstyrol und Copolymeren davon. Das Paraffinwachs ist ausgewählt aus solchen Paraffinwachsen mit Schmelzpunkten von etwa 50 bis C.

Das andere Wachs ist ausgewählt aus der Gruppe, die mikrokristalline Wachse von etwa 60 bis C enthält. Das andere Harz ist ausgewählt aus der Gruppe, die Erdölharz, Terpenharze, Dienharze, Kohlenteerharze, chlorierte aromatische Harze, Kolophonium und Kolophoniumester enthält.

Der Füllstoff ist jedes geeignete organische oder anorganische Material. Der Rest der Feingusswachszusammensetzung ist ein Wachs oder ein wachsartiges Material, vorzugsweise ein Kohlenwasserstoffwachs wie Paraffinwachs, mit oder ohne andere Wachse, die verwendet werden können, um einen Teil des Paraffinwachses zu ersetzen, der Folgendes umfasst:

Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei das substituierte Polystyrol ein Vinyltoluenela-Methylstyrol-Copolymer ist. Feingusswachszusammensetzung, die 55 Gewichtsteile eines Copolymers aus a-Methylstyrol und Vinyltoluol mit einem Molekulargewicht von 1000 und 92 ° C enthält.

Feingusswachszusammensetzung, die 55 Gewichtsteile eines Copolymers aus a-Mcthylstyrol und Vinyltoluol mit einem Molekulargewicht von 1000 und 92 ° C enthält. US-Patent [11 McLaren et al. Nasser, Bartlesville, Okla. Petrolite Corporation, Wilmington, Del.

14. Mai 1973 [21] Appl. Der Rest der Feingusswachszusammensetzung ist ein Wachs oder ein wachsartiges Material, vorzugsweise ein Kohlenwasserstoffwachs wie Paraffinwachs, mit oder ohne andere Wachse, die verwendet werden können, um einen Teil des Paraffinwachses zu ersetzen, der Folgendes umfasst: Wir behaupten: US36004473 US3880790A de 1973-05-14.

US3880790A en.

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