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Tefifon - Herstellung des Reibrads mit analogen Methoden
#1
Die Herstellung von Reibrädern aus Kunststoff, sowohl herkömmlich als auch mit 3D-Druck, wurde ja bereits ausführlich beschrieben.
Grundsätzlich gab es zwei versch. Reibradversionen für das KC1. Zum einen als tiefgezogene Stahlfelge und zum anderen als symmetrischen Zinkdruckguss, der auch in den älteren Versionen des Tefifon Verwendung fand. Später wurde das dann wohl rationalisiert und der schöne Zinkguss durch ein schnöde Stahlplatte ersetzt.
Zwar erfüllen unsere Kunststoffreibräder ihre Funktion perfekt, optisch sind sie aber doch sofort als neuzeitliches Ersatzteil erkennbar.
Von daher war es mein Bestreben, den Versuch zu unternehmen, die Felge des Reibrads aus Metall anzufertigen, so dass sie auf den ersten Blick nicht als Nachbau zu erkennen sein sollte.
So war zuerst die Frage zu klären, welches Metall zum Einsatz kommen sollte und wie es in Form gebracht werden könnte.
Da nicht nur ein Einzelstück gefertigt werden sollte, schied die komplette Anfertigung aus Zink auf der Drehbank aus und so kam eigentlich nur der Guß in Frage.
Zink hat einen Schmelzpunkt von über 500°C, damit wäre der Guss  nur über einen Wachsrohling in einer verlorenen Form möglich - ein sehr aufwändiger und auch teurer Weg. Die hierfür geeigneten, sich selbst isolierenden Wachse sind mit rund 40Euro/200g sehr teuer und die erforderlichen Formmassen schlagen auch zu Buche.
Dennoch habe ich diesen Weg als erstes versucht, ihn dann letztlich aber verworfen. Es traten einfach zu viele Schwierigkeiten und Probleme auf. Das fing mit Rissbildung in den Einbettmassen an und endete mit unerklärlichen Schwindungslunkern im Zinkguss.

Aber erst mal musste ein Urmodell her. Das wurde einseitig aus PU-Harz auf der Drehbank hergestellt, via Silikonform dubliert, am Rücken plangefräst und dann die beiden Hälften Rücken auf Rücken miteinander verleimt. So war eine perfekte Symmetrie gewährleistet.

   
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#2
Die Wahl fiel schließlich auf eine Bismut/Zinn/Blei Legierung die als "Roses Metall" im Handel ist. Der Schmelzpunkt beträgt lediglich 96°C, so dass sie direkt in eine zweiteilige Silikonform gegossen werden kann, die auf konventionelle Weise erstellt wurde und zur Versteifung am Rücken der beiden Hälften eine MDF-Platte erhielt.
Das Foto der Form wurde erst später gemacht, von daher ist sie schon benutzt und daher rühren die Verfärbungen.
   
   
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#3
Die Formhälften werden für den Guss mit Gummireingen fixiert, die Trennfugen zur Abdichtung zuvor dünn mit Silikonfett bestrichen.
Das Roses Metall wird in Pellets geliefert und kann in einem Gießlöffel über einer Flamme einfach geschmolzen werden.

.jpg   Roses Metall.jpg (Größe: 48,7 KB / Downloads: 341)
   


Ist die Legierung vollständig geschmolzen muss noch für ca. 10 Sekunden weiter geheizt werden bis die Schmelze homogen ist.
   

Dann wird zügig gegossen, die Schmelze muss dabei am Entlüftungstrichter wieder austreten.
Das Gießen erfolgt in einem Drucktopf der unmittelbar nach dem Guss mit 3 bar beaufschlagt wird.
   
   
   


Nach 10 Minuten kann die Form aus dem Drucktopf genommen, geöffnet und der Rohling entnommen werden
   
   
   

Die Rohlinge können mit einem Seitenschneider an den Gusskanälen abgetrennt und Kanäle und Gusskegel für den nächsten Guss wieder verwendet werden
   
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#4
Hallo Achim,
gute Erfahrungen für den Guss von Ersatzteilen habe ich mit ZAMAK gemacht. Das ist eine Zink-Aluminium-Legierung mit einem Schmelzpunkt von 380°C.
Damit ist es möglich, Silikone und Formsande zu verwenden, die bis 400°C z.B. für das Zinngießen angeboten werden. Bei der Erstellung des Gussmodells muss eine Schwindung nach dem Erkalten von etwa 1% berücksichtigt werden. Auf Grund der hohen Oberflächenspannung sollte der Angusstrichter, wie auch bei Deiner Gießform, ein recht großes Volumen haben, damit die Schmelze in jeden Winkel gedrückt wird. Mit diesem Gießverfahren habe ich schon Grawor-Lautsprechersysteme aus den 20er Jahren restauriert. Die mechanischen Eigenschaften von "Roses Metall" kenne ich nicht. ZAMAK lässt sich gut Drehen, Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden.

Als Beispiel der Sandformguss mit Silikonkern für einen Modellmotor-Vergaser.

           
Gruß Gerald
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#5
Die Zamak-Legierung kenne ich auch, ich wollte das aber der Silikonform nicht antun. Es gibt noch eine Bismut/Zinn Legierung mit 140°C die ich auch ausprobiert gabe und ebenfalls gut funktioniert. Die hohen Temperaturen halten Silikone nicht dauerhaft aus. Bei Sandformen mit Silikonkern geht das, da ist der Verbrauch ja gering. Wenn das aber mal über 1 kg wiegt dann kommt dann geht das schon ins Geld und soll entsprechend lange halten. Es gibt noch ein weiteres Problem mit Silikon bei höheren Temperaturen. Die Innenseite der Form dehnt sich durch die Erwärmung stärker aus als die Aussenseite, daher gibt es Verzerrungen. Je höher die Temperatur desto stärker. Diese Nachteile würde ich nur dann in Kauf nehmen wenn die höheren Schmelztemperaturen einen Vorteil bringen, bzw. erforderlich sind.

Der Vergaser ist super geworden und Hohlgüsse sind noch mal aufwändiger in der Vorbereitung.
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#6
Die Rohgüsse müssen nun überarbeitet werden. Da das 3-Backenfutter dazu nicht präzise genug ist und das Spannen an den schmalen Flanken Abdrücke hinterlassen würde, wurde aus einen PU-Harz/Alu Gemisch eine passende Aufnahme gedreht, die allerdings - je nach Gusstoleranz - immer mal aufgefüllt und nachgedreht werden muss.
   


In den Halter kommt nun der Rohling und wird von allen Seiten nachgearbeitet
   

Zum Schluss wird noch das Loch für das Sinterlager gebohrt und die Felge für das Reibrad ist fertig
   
   
   
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#7
Das sieht ja schon super aus! Ich bin sehr gespannt wie es damit weitergeht.

Roses Metall ist auch für mich höchst interessant: Aus Polycarbonat gibt es Carbonfaser-gefülltes Filament (PCCF) das sich gut drucken lässt und das die Temperatur standhalten sollte. Ich will demnächst mal ausprobieren wie gut sich Gussformen für Roses Metall drucken lassen. Das könnte den Formenbau (aus meiner Sicht) erheblich vereinfachen.

Metalle mit noch höherer Schmelztemperatur wären für aus Kunststoff gedruckte Formen problematisch: Ich habe zwar Filament das bis ca. 230 Grad durchhält, aber das Problem ist dass es dafür zunächst getempert werden muss. Und beim Tempern verziehen sich die Druckteile leider. Das PCCF hingegen kann ich direkt vom Drucker nehmen und einsetzen.

Schöne Grüße
Markus
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#8
Die Fertige Felge wird nun in eine verschraubbare Kompositeform mit Silikoninlet eingesetzt, die form geschlossen und verschraubt.

   
   

Anschließend kann der flüssige Gummi mittels einer 20ml Spritze von unten in die Form injiziert werden.

   

Nach ca. 2Stunden kann die Verschraubung gelöst und die Form geöffnet werden.

   
   

Da sich das Silikon der Form und der PU-Gummi des Reibrads nicht verbinden, lässt sich das Reibrad nun problemlos aus der Form lösen.

   
   
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#9
Wenn ich so verschiedene "Bastler" hier im Forum sehe komme ich aus dem staunen überhaupt nicht mehr raus. Einfach große Klasse was hier so von Achim oder Markus geboten wird. Markus hatte ich ja kennengelernt, aber Achim hatte ich beim letzten treffen irgenwie verpaßt. Schade eigentlich!
mit freundlichen grüßen aus Dielfen (Siegerland)
Dietmar
Wenn einer dem anderen hilft ohne daraus Profit schlagen zu wollen dann sind wir auf einem guten Weg
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#10
Großes Kino, Achim! Das ist ein sehr schöner Rohling geworden. Das Ergebnis wird sich dann am Gerät wirklich sehr gut machen. Wirklich schade, dass es beim KC-1 im Gehäuse verborgen ist. Ein Glas-Chassis, das wär's doch noch!  Smiley53
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#11
ja Dietmar,
dem kann ich nur beipflichten, mir geht es ähnlich...

Viele Grüße,
Rolf
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#12
Bevor die Gummierung geschliffen werden kann, muss die Lagerbuchse eingetrieben werden. Das Schleifen wäre zwar auch ohne Buchse möglich, aber auch beim Eintreiben des Lagers entstehen wieder kleine Ungenauigkeiten im Rundlauf. Deshalb ist es besser das Schleifen ganz zuletzt durchzuführen.

Bei den Reibrädern aus Kunststoff ist das Eintreiben gar kein Problem. Der Kunststoff ist nachgiebig und wenn man den Lagersitz im Reibrad 2/10 mm kleiner wählt als den Drchmesser des Lagers, dann sitzt das super stramm und alles passt.
Bei dem Metallrad ist das viel kritischer. Normalerweise werden die Buchsen ja eingeschrumpft. Das geht hier nicht, weil die Legierung ja extrem niedrigschmelzend ist. Lagersitz und Buchse müssen daher sehr genau aufeinander abgestimmt sein. Ist der Lagersitz zu weit lässt sich die Buchse im Sitz drehen, ist er zu eng dann wird die Lagerbuchse so komprimiert, dass die Achse nicht mehr leichtgängig läuft. Hier machen 2/100mm schon einen merklichen Unterschied. Hat man den Lagersitz zu weit aufgebohrt, ist das ganze Reibrad für die Tonne. Deshalb gehe ich hier den Weg, nicht den Lagersitz auf die Lagerbuchse abzustimmen, sondern einfach umgekehrt. Die Lagerbuchse wird so weit abgedreht, bis sie mit dem genau richtigen Übermaß passt. Vertut man sich, nimmt man einfach ein neues Lager, die kosten mit 30 Cent ja nicht die Welt. Eine neue Buchse kommt also in die Drehbank und los geht's.

Umfang reduzieren
   

Bund reduzieren
   

Bund anfasen
   

Anfasen zum besseren Eintreiben
   

Das Reduzieren und Anfasen des Lagerbundes ist, wie Markus schon schreib, deshalb erforderlich, weil im Original eine Buchse ohne Bund verwendet wird und der Bund mit den Originalmaßen die Öse der Spannfeder des Reibradauslegers berühren würde.
Die fertige Lagerbuchse muss nun eingetrieben werden. Das geschieht hier in zwei Schritten da die Lagerbuchse länger ist als ihr Sitz.
Das Eintreiben mache ich auf einem plangedrehten Stück Rundmessing, das in den Schraubstock gespannt wird. Wichtig ist dass die Buchse gut auf ihrem Sitzt zentriert wird, deshalb wurde sie minimal angefast.

   

Ein kurzer Schlag mit dem Gummihammer und die Buchse ist bis zum unteren Anschlag drin.
   
   

Für das restliche Eintreiben wurde eine kleine Zentrierhilfe angefertigt und das Rundmessing erhielt eine passende Bohrung auf der Rückseite. Mit einem kleinen Hammer wird das Lager dann mit sanften, kurzen Schlägen in den Schlußsitz gebracht.
[attachment=93009]
   
   
   
   
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#13
Nun kann geschliffen werden. Dazu kommt das Reibrad zurück in die Drehbank und wird zwischen eine Planfläche und die mitlaufende Körnerspitze gespannt. Der Drehmeißel wird durch eine Schleifeinheit ersetzt die aus einem chinesischen Dentalmotor samt Handstück und einem Abba-Gummipolierer besteht. Die Suche nach dem richtigen Schleifkörper der PU-Gummi schleifen kann war gar nicht so einfach, aber mit diesem Polierer geht es besser als mit allen Diamantscheiben die ich zuvor eingesetzt hatte. Der Gummipolierer wurde schräg angeschliffen damit der Querschlitten weit genug an das Reibrad herangefahren werden konnte ohne dass der Motor mit dem Reitstock kollidiert.  Durch Kontrolle des Luftspalts wird der Gummipolierer auf das Reibrad ausgerichtet.

   

Beim Schleifen sollte die Maschine abgedeckt werden. Das Schleifmittel tut den Führungen der Maschine nicht gerade gut.
   

In gleicher Weise werden dann die Seiten des Reibrads geschliffen und zu guter Letzt alles mit 400er Schleifpapier nass abgezogen
   
   

Danach ist das Reibrad fertig und überzeugt durch perfekten Rundlauf. Leider sieht man ihm die Neuanfertigung deutlich an.
Da werde ich mal Versuche starten wie man auf das Metall vorzeitig Patina kriegen könnte.
Vielleicht hat da ja jemand Erfahrung und einen Tipp.
   
   
   

Viele Grüße,
Achim
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#14
Gratulation - das sieht super aus!

Hast Du die Lagerbuchse nach der Behandlung in der Drehbank nochmal gereinigt? Bei meiner Schleif-Methode zur Reduktion des Bundes hatte ich letztens eine Ladung Lager danach in Aceton gepackt. Neben dem originalen Öl wurde auch einiges an Schleifstaub rausgewaschen. Ich würde vermuten dass es an der Drehbank weniger schlimm ist, aber ein bisschen Reste an Metallstaub würde ich schon im Lager vermuten.

Schöne Grüße
Markus
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#15
Die Öffnungen des Lagers sind durch die Koni ja hermetisch abgedichtet, da kann nichts eindringen. Vor der Montage des Reibrads auf seine Achse gebe ich immer noch ein Tröpchen Öl ins Lager. Man soll zwar nicht mischen, aber ich finde es so besser. Denke man sollte da auch nicht zu akademisch vorgehen. Wenn das Lager nach einigen tausend Stunden dann mal Spiel kriegen sollte wird es halt gewechselt.
Interessant war, dass sich beim Abdrehen ein winziges Tröpfchen Öl auf dem Drehmeissel bildet. Eigentlich sieht man es den Buchsen ja gar nicht an dass sie mit Öl getränkt sind.

Viele Grüße,
Achim
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#16
Stimmt, mit der Drehbank bis Du da erheblich besser dran als ich mit dem Schleifpapier. Das Öl aus den Lagern macht sich bei mir auch auf dem Schleifpapier bemerkbar. Beim nächsten Mal werde ich das Öl schon vor dem Schleifen rauswaschen.

Wie viel Öl da in den Lagern tatsächlich drin ist, merkt man auch gut, wenn man so ein Lager mal versehentlich auf Küchenkrepp liegen lässt...

Schöne Grüße
Markus
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