DE19742276A1 - Verbindung von Kernen - Google Patents
Verbindung von KernenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindung von Kernen zu
einem Kernpaket.
Das Gießen von komplexen Teilen erfolgt mittels Kern- oder
Formpaketen, die aus einzelnen, separat geschossenen
Kernen zusammengesetzt sind. Wenn im weiteren von Kernen
die Rede ist, so sind hiermit auch Gießformen bzw. Gieß-
Formteile gemeint.
Die Verbindung solcher Kerne zu Kernpaketen, wie bei
spielsweise einem gießfertigen Motorblock-Kernpaket, kann
durch Zusammenschrauben der Kerne über Einzelschrauben
oder Zuganker erfolgen. Dies ist aufwendig, da es oft
manuell zu erfolgen hat. Auch müssen die Schrauben oder
Zuganker bei der Entkernung der Gußstücke bzw. bei der
Aufbereitung des Formstoffes, dessen Hauptbestandteil
Sand (neben Binder) ist, wieder ausgesondert werden.
Weiterhin können Kerne mit Heiß- oder Kaltkleber bzw. mit
beiden Kleberarten als Kombiverbindung miteinander ver
bunden werden, wobei beim Verbinden der Kerne mit Heiß
kleber darauf geachtet werden muß, daß beim anschließen
den Durchlauf durch einen Trockenofen (zum Trocknen der
aufgetragenen Kernschlichte auf Wasserbasis) die Ofentem
peratur nicht über der Schmelztemperatur des Heißklebers
liegen darf. Dies würde automatisch zum Lösen der Klebe
verbindung führen.
Schließlich ist es möglich, Kerne zu verbinden, indem
diese nach Herstellung aneinandergereiht und in einem
zusätzlichen Schießvorgang ein Schlüsselkern in vorgese
hene Hohlräume eingeschossen wird, wodurch eine form
schlüssige Verbindung hergestellt wird. Hierzu ist ein
weiterer Schießvorgang erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache,
dennoch zuverlässige Verbindung von Kernen zu einem
Kernpaket unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile zu
schaffen.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einer
Verbindung von Kernen zu einem Kernpaket gelöst, welche
gekennzeichnet ist durch miteinander fluchtende Ausneh
mungen in den Kernen und ein in diese steckbares Spreiz
element.
Durch geeignete Dimensionierung der Ausnehmungen und des
steckbaren Spreizelements kann beim Zusammenpressen der
miteinander zu verbindenden Kerne unter Zwischenanordnung
des Spreizelements eine hinreichende kraftschlüssige
Verbindung zwischen den Kernen (mittels des Spreizele
ments) geschaffen werden.
In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, daß
daß eine der Ausnehmungen in einem Vorsprung eines der
Kerne ausgebildet ist, wobei insbesondere das Spreizele
ment stiftförmig ausgebildet ist. Weiterbildungen dieser
Ausgestaltungen sehen vor, daß das Spreizelement in
seinen Mantelflächen zwei gegenüberliegende Abflachungen
aufweist und insbesondere bei mehr als einem Spreizele
ment zur Verbindung zweier Kerne die Spreizelemente
unterschiedlich ausgerichtet sind.
Während die Spreizelemente aus Metall, vorzugsweise
Aluminium, Kunststoff oder Holz bestehen können, sieht
eine äußerst bevorzugte Ausgestaltung vor, daß das
Spreizelement als wesentlichen Bestandteil Sand enthält,
wobei insbesondere der Sand die gleiche Körnung wie der
Sand der Kerne hat und das Spreizelement einen höheren
Bindergehalt aufweist als die Kerne.
In alternativer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß
das Spreizelement zwei sich beidseitig von einem Mittel
bereich forterstreckende ringförmige Ansätze aufweist,
wobei insbesondere die äußere Mantelwandung des Spreiz
elements doppelkonisch ausgebildet ist.
Um eine elastische Verformbarkeit, insbesondere Spreiz
barkeit, der Ansätze zu ermöglichen, sieht die Erfindung
in weiterer bevorzugter Ausgestaltung vor, daß die Ansät
ze durch sich radial erstreckende Einschnitte in angulare
Abschnitte unterteilt sind, wobei insbesondere die Ein
schnitte in den Ansätzen angular zueinander versetzt sind
und die Einschnitte sich bis zur Mittelebene des Spreiz
elements erstrecken. Hierdurch läßt sich das Spreizele
ment auch leicht herstellen.
In Weiterbildung kann hierbei vorgesehen sein, daß die
Ansätze bzw. Abschnitte radial nach innen ragende Nasen
aufweisen, wobei darüber hinaus die Nasen sich angular
nur über einen Teil der Abschnitte erstrecken und/oder
die Nasen an einem ersten Ansatz zu den Nasen an einem
zweiten Ansatz angular zueinander versetzt sind.
Die erfindungsgemäße Verbindung von Kernen vereinfacht
den Zusammenbau von Kernpaketen erheblich, da lediglich
spreizbare bzw. spreizende Spreizelemente oder Spreizdü
bel in die vorgesehenen Öffnungen eingesetzt werden und
mit einer einzigen unter Druck bzw. Kraft erfolgenden
Gegeneinanderbewegung der Kerne diese - insbesondere bei
Verbindung von mehr als zwei Kernen - zu einem Kernpaket
miteinander verbunden werden. Durch die Erfindung wird
eine wirksame, dauerhafte Verbindung zwischen den mitein
ander verbundenen Kernen hergestellt. Aufgrund der Koni
zität ihrer Ausnehmungen und der Spreizelemente können
die Kerne mit einem gewissen Spiel gegeneinander zusam
mengefügt werden, so daß die Präzision einer Steckverbin
dung nicht notwendig ist, dennoch aber eine dauerhafte
Verbindung erzielt wird.
Bei Vorsehen von zwei oder mehr Verbindungen an aneinan
der anliegenden Stirnflächen von Kernen wird eine doppel
te Verbindung und weiterhin ein Verdrehschutz der Kerne
gegeneinander sichergestellt. Obwohl grundsätzlich zu
sätzlich Klebstoff eingesetzt werden kann, wird, wenn
dies nicht der Fall ist, insbesondere bei Verwendung von
Spreizelementen aus Sand (mit Binder) eine gute Wieder
aufbereitung der Kerne nach ihrem Einsatz möglich.
Es ist in Weiterbildung möglich, die Kernteile und/oder
das Spreizelement mit einem Kleber zu versehen, der erst
im Trockenofen aushärtet; dies erlaubt den Betrieb des
Trockenofens mit höheren Temperaturen, verbessert somit
das Trockenverhalten der wasserlöslichen Schlichte und
verkürzt die Trockenzeit durch die Erhöhung der Ofentem
peratur.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschrei
bung, in der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf
die Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt
bzw. zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Verbindung von
Kernen im Schnitt;
Fig. 2 eine Sicht entsprechend dem Pfeil II
des Spreizelementes;
Fig. 3a, 3b Stirnseitenansichten von Kernteilen
mit zwei bzw. drei Verbindungspunk
ten;
Fig. 4 ein erfindungsgemäß verbundenes
Kernpaket beim Zusammenpressen;
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Verbindung im
Längsschnitt; und
Fig. 6 einen Schnitt entsprechend IV-IV
durch das Spreizelement der Fig. 5.
In der Fig. 1 sind zwei miteinander verbundene Kerne 1, 2
vorgesehen, die gemeinsam Teil eines Kernpaketes, wie
beispielsweise eines Motorblock-Kernpaketes, sind.
Der Kern 2 weist eine gestufte Ausnehmung 3 mit sich von
seiner Stirnseite 4 nach innen hin erstreckenden drei
Bereichen 6, 7, 8 auf, die sich über Schultern 9, 11
verjüngen.
Der Kern 1 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel
einen Ansatz 12 auf, der wiederum mit einer Ausnehmung 13
versehen ist. Die Ausnehmung 13 sowie die Abschnitte 6, 7
der Ausnehmung 3 verjüngen sich konisch mit einem Verjün
gungswinkel von ca. 3 bis 5°, wobei der Verjüngungswinkel
von 13 zu 7 unterschiedliche Winkel zueinander aufweisen
muß, um die selbsthaftende Verbindung zu verstärken.
Während der Maximaldurchmesser des Abschnitts 7 ca. 30 mm
und der des Abschnitts 6 ca. 40 bis 45 mm beträgt, liegt
im dargestellten Ausführungsbeispiel der Durchmesser des
Abschnitts 8 wenig unter 16 mm, d. h. bei 15,8 bis 15,9
mm.
Die beiden Kerne 1, 2 sind durch ein Spreizelement 14
miteinander verbunden, das ebenfalls konisch ausgebildet
ist, wobei die Konizität seines in die Ausnehmung 13
ragenden Abschnitts 16 ebenfalls etwa bei 3 bis 5° ent
sprechend derjenigen der Ausnehmung 13 liegt. Zu seinem
dem Abschnitt 16 abgewandten Ende erweitert sich das
Spreizelement 14 mit einer Konizität von etwa 1°.
Das Spreizelement 14 weist - insbesondere in seinem
Bereich 16 - in seinem Mantelbereich zwei gegenüberlie
gende Abflachungen 18 auf.
Das Spreizelement 14 kann aus Holz oder Metall, wie
Aluminium, bestehen; es ist aber vorzugsweise aus Sand
gebildet, und zwar insbesondere Sand mit der gleichen
Körnung wie der Sand, aus dem die Kerne 1, 2 gebildet
sind, nämlich Kroning-Sand, wobei allerdings der Binder-
oder Harzanteil des Spreizelements 14 über dem der Kerne
1, 2 liegt, so daß das das Spreizelement 14 eine extrem
hohe Festigkeit erhält. Es ist ebenfalls möglich, spe
zielle industriegefertigte Croning-Kerne als Spreizele
mente einzusetzen. Die hohe Kernfestigkeit sowie die
guten Zerfalleigenschaften empfehlen ihren Einsatz für
diese Aufgabe.
Wie in den Fig. 3a und 3b gezeigt ist, reichen zu
einer Stirnseite eines Kernteils 1, 2 zwei oder drei
Ausnehmungen zur Aufnahme der entsprechenden Zahl von
Spreizelementen 14 aus, obwohl grundsätzlich auch mehr
Verbindungspunkte vorgesehen sein können. Die Spreizele
mente 14 sind dabei vorzugsweise so eingesetzt, daß ihre
Abflachungen 18 unterschiedlich ausgerichtet sind, so in
Fig. 3a unter einem Relativwinkel von 90° und unter 45°
jeweils zu Symmetrieachsen des Kerns 1. In der Fig. 3a
sind die oberen Spreizelemente 14 in gleicher Weise
ausgestaltet, während die Abflachungen des unteren
Spreizelementes 14 unter 45° zu denen der oberen Spreiz
elemente ausgerichtet sind.
Zur Verbindung der beiden Kerne 1, 2 wird zunächst das
Spreizelement 14 in den Bereich 8 der Ausnehmung 3 einge
steckt. Anschließend wird der Kern 1 auf den Kern 2
aufgesetzt, wobei der ringförmige Ansatz 12 den Bereich
16 des Spreizelements 14 aufnimmt. Beim Zusammendrücken
der Kerne 1, 2 mit ihren Stirnseiten 4, 9 - mittels einer
pneumatischen oder hydraulischen Zylindervorrichtung oder
eines Handhabungsgerätes, wie dies in Fig. 4 dargestellt
ist - spreizt das Spreizelement 14 in den Bereichen, in
denen es nicht die Abflachung 18 aufweist, den ringförmi
gen Vorsprung 12 gegen die umgebende Wandung des Bereichs
7 der Ausnehmung 3, so daß zwischen den beiden Kernen 1,
2 und dem Spreizelement 14 in diesem Bereich ein fester
Kraftschluß gebildet wird.
Durch die Abflachung 18 kann das Spreizelement 14 insbe
sondere von einem Industrieroboter oder einem Manipulator
leicht gehandhabt werden. Weiterhin können durch die
Abflachung 18, in deren Bereich beim Zusammenfügen der
Kerne 1, 2 keine Radialkräfte ausgeübt werden, diese in
den Bereichen, in denen die Abflachung 18 nicht vorhanden
ist, orientiert und dort verstärkt werden. Hierdurch
können, insbesondere wenn - wie dies vorzugsweise vorge
sehen ist - zwei oder mehr Verbindungen der beschriebenen
Art an miteinander in Verbindung kommenden Stirnseiten 4,
19 der Kerne 2, 1 vorhanden sind, die radialen Wirkkräfte
in gewünschter Weise an diesen verschiedenen Verbindungen
ausgerichtet werden, insbesondere derart, daß sie nicht
gleichgerichtet sind, sondern unter endlichen Winkeln
zueinander ausgerichtet sind. Die Tasche 6, 9 sowie 11
ist als Reservoir für beim Fügevorgang eventuell abgerie
benen Sand vorgesehen. Dadurch ist gewährleistet, daß
kein abgeriebener Sand auf die Teilungsfläche der Kerne 1
und 2 bzw. in das Loch 11 rieselt und somit ein Aufmaß
beim Zusammenfügen der Kerne entsteht (Spalt auf der
Teilungsebene von Kern 1 zu Kern 2 - Maßungenauigkeiten
beim späteren Gußstück).
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine andere Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Verbindung. Auch hier werden wieder
Kerne 21, 22 eines zu erstellenden Kernpaketes, wie eines
Motorblock-Kernpaketes, mit aneinander anliegenden Stirn
seiten 23, 24 miteinander verbunden. Auch hier sind in
den Kernen 21, 22 korrespondierende Ausnehmungen 26, 27
vorgesehen, wobei die Ausnehmung 27 durch zwei Abschnitte
28, 29 gebildet ist, die über eine Stufe 31 ineinander
übergehen.
Im Inneren der Ausnehmungen 26, 27 ist jeweils ein kegel
förmiger Vorsprung 32, 33 vorgesehen, so daß die Ausneh
mungen 26, 27 in ihren Bodenbereichen 34, 36 ringförmig
ausgebildet sind. Die Mantelwandungen der Ausnehmungen
26, 27 verlaufen von den Stirnseiten 23, 24 sich konisch
verjüngend zu den Bodenbereichen 34, 36. Sie sind an
gegenüberliegenden Seiten mit Abflachungen 18a versehen -
entsprechend den Abflachungen 18 des Spreizelementes der
Ausführungsform der Fig. 1 bis 4.
Das Spreizelement der Ausgestaltung der Fig. 5 und 6 ist
an die vorstehend beschriebenen Ausnehmungen 26, 27 in
den Kernen 21, 22 angepaßt. Es weist demgemäß einen
Mittelbereich 38 auf, von dem sich in axialer Richtung
beidseitig ringförmige Ansätze 41 erstrecken, die sich
vom Mittelbereich 38 aus auf ihrer Außenwandung zu ihren
freien Enden hin in einer den Ausnehmungen 26, 27 ent
sprechenden Weise konisch verjüngen. Die Ansätze 39, 41
sind durch von ihren Enden bis zur Mittelebene A des
Spreizelements 37 sich erstreckende Radialschlitze in
angulare Abschnitte unterteilt, wie sie als Abschnitte
39a, 39b, 39c der Fig. 4 entnehmbar sind. Für den Ansatz
41 gilt Entsprechendes.
An ihren freien Enden sind die Ansätze 39, 41 mit nach
innen ragenden Nasen 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c verse
hen, die sich nur über einen angularen Teilbereich der
Abschnitte 39a-39c des Ansatzes 39 bzw. der entsprechen
den Abschnitte des Ansatzes 41, insbesondere über die
Hälfte des angularen Teilbereichs der genannten Abschnit
te, erstrecken.
Zur Verbindung der Kernteile 21, 22 wird das Spreizele
ment 37 zunächst in die Ausnehmung eines der Kerne 21, 22
eingesetzt. Anschließend wird der andere Kern aufgesetzt.
Die Kerne werden mit ihren Stirnseiten 23, 24 gegeneinan
der gedrückt, wobei die Abschnitte 39a-39c bzw. die
entsprechenden Abschnitte des anderen Ansatzes 41 auf
grund eines leichten radialen Übermaßes von Ausnehmungen
26, 29 und Vorsprüngen 32, 33 gegenüber den mit diesen
zusammenwirkenden Wandungsteilen des Spreizelements 37 im
unbelasteten Zustand leicht nach außen gedrückt und damit
unter eine elastische Spannung gesetzt werden. Hierdurch
wird ebenfalls wieder eine zur weiteren Handhabung des so
gebildeten Kernpaketes zuverlässige reibschlüssige Ver
bindung zwischen den Kernen 21, 22 mittels des Spreizele
ments 37 geschaffen.
Das Spreizelement 37 besteht vorzugsweise aus Kunststoff.
Claims (21)
1. Verbindung von Kernen zu einem Kernpaket, gekenn
zeichnet durch zueinander fluchtende Ausnehmungen
(8, 13; 26, 27) in den Kernen (1, 2, 21, 22) und ein
in diese steckbares Spreizelement (14, 37).
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine der Ausnehmungen (13) in einem Vorsprung
(12) eines der Kerne (1) ausgebildet ist.
3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Spreizelement (14) stiftförmig
ausgebildet ist.
4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Spreizelement in seinen
Mantelflächen zwei gegenüberliegende Abflachungen
(18) aufweist.
5. Verbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß bei mehr als einem Spreizelement (14) zur Ver
bindung zweier Kerne (1, 2) die Spreizelemente (14)
unterschiedlich ausgerichtet sind.
6. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizelement (14)
im wesentlichen aus Sand hergestellt ist.
7. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sand des Spreizelements (14) die gleiche
Körnung wie der Sand der Kerne (1, 2) hat.
8. Verbindung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Spreizelement (14) einen höheren
Bindergehalt aufweist als die Kerne (1, 2).
9. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Spreizelement (37) zwei sich beidseitig
von einem Mittelbereich (38) forterstreckende ring
förmige Ansätze (39, 41) aufweist.
10. Verbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Mantelwandung des Spreizelements (37)
doppelkonisch ausgebildet ist.
11. Verbindung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ansätze (39, 41) durch sich radial
erstreckende Einschnitte in angulare Abschnitte
(39a-39c) unterteilt sind.
12. Verbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einschnitte in den Ansätzen (39, 41) angular
zueinander versetzt sind.
13. Verbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einschnitte sich bis zur Mittelebene (A) des
Spreizelements (37) erstrecken.
14. Verbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß die Ansätze (39, 41) bzw.
Abschnitte (39a-39c) radial nach innen ragende Nasen
(43a-43c, 44a-44c) aufweisen.
15. Verbindung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nasen (43a-43c, 44a-44c) sich angular nur
über einen Teil der Abschnitte (39a-39c) erstrecken.
16. Verbindung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Nasen an einem ersten Ansatz (39)
zu den Nasen an einem zweiten Ansatz (41) angular
zueinander versetzt sind.
17. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 9 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizelement
(14, 37) aus Metall, insbesondere Aluminium, be
steht.
18. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 9 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizelement
(14, 37) aus Kunststoff besteht.
19. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 9 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizelement
(14, 37) aus Holz besteht.
20. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 9 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizelement
aus einer Kombination von zwei Materialien der
Ansprüche 5, 17 bis 19 besteht.
21. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Spreizelement (14, 37)
und Kerne (1, 2; 21, 22) zusätzlich miteinander
verklebt sind.
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