EP2103363A2

EP2103363A2 - Verfahren zur Herstellung von eine komplexe Geometrie aufweisenden Kernen für Gießereizwecke

Info

Publication number: EP2103363A2
Application number: EP09001436A
Authority: EP
Inventors: Andreas Nissen; Steffen Süptitz; Steffen Funke; Stefan Hess
Original assignee: Eisenwerk Hasenclever & Sohn GmbH
Current assignee: Eisenwerk Hasenclever & Sohn GmbH
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2009-09-23
Also published as: DE102008009092B3; EP2103363A3

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung von in der Gießereitechnik verwendeten, zur Ausbildung von Durchbrüchen oder Hohlräumen an einem Gußstück dienenden festen Kernen, wobei die Kerne durch Einbringen eines Formstoff-Bindersystems in einen mit der Form des Kerns entsprechenden Gravuren versehenen Kernkasten hergestellt werden ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung komplexerer Kerngeometrien gesonderte, unter Verwendung eines auflösbaren Bindersystems aus einem Formstoff hergestellte Einlegekerne (14) in die Gravuren des Kernkastens eingelegt und durch Einbringen des ein unlösbares Bindersystem aufweisenden Formstoffgemisches zum Bestandteil von in einem ersten Verfahrensschritt gebildeten Rohkernen (17) werden und dass anschließend die Einlegekerne (14) mittels einer auf das verwendete auflösbare Bindersystem abgestellten Behandlung aufgelöst und die von den Einlegekernen (14) zunächst abgedeckten Teilflächen (16) der Rohkerne (17) gereinigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von in der Gießereitechnik verwendeten, zur Ausbildung von Durchbrüchen oder Hohlräumen an einem Gußstück dienenden festen Kernen, wobei die Kerne durch Einbringen eines Formstoff-Bindersystems in einen mit der Form des Kerns entsprechenden Gravuren versehenen Kernkasten hergestellt werden.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 102005043754 A1 bekannt. Soweit die durch Kernherstellung, Abformen und Abgießen herzustellenden Gussstücke komplexe Bauteilgeometrien mit Durchbrüchen, Hinterschnitten und/oder Hohlräumen aufweisen, bedarf es entsprechend der Herstellung ebenso komplex ausgestalteter Kerngeometrien. Hierzu ist es durch Benutzung in der Praxis beispielsweise bekannt, komplex aufgebaute Kerne in passende Teilkerne mit einfacheren Strukturen zu zerlegen und diese gesondert hergestellten Teilkerne entweder durch Zuammenkleben zu einem einheitlichen Kern zusammenzufügen oder die Teilkerne als solche in die Gießform einzulegen und darin zu fixieren.
Mit einer derartigen Herstellung oder auch mit mittels der ebenfalls bekannten Anwendung von integrierten Werkzeuglosteil- und/oder - schiebersystemen in Verbindung mit entsprechenden Zusatzkernen hergestellten Kernen ist der Nachteil verbunden, dass die Klebestellen beziehungsweise die Fügestellen von einzelnen Teilkernen wie auch auftretende Fertigungstoleranzen zwischen den Werkzeuglosteil- und/oder - schiebersystemen sowie den zugehörigen Zusatzkernen zur Bildung von Spalten, somit zur Ausbildung von Graten an den Gussstücken führen, die sich von insbesondere bei dem Abgießen von strömungstechnisch beanspruchten Gussstücken wie zum Beispiel Integralkrümmern, Abgas- und Turboladersystemen für den Kraftfahrzeugbau als außerordentlich störend erweisen und daher am Gussstück mit einem oft erheblichen Bearbeitungsaufwand, beispielsweise durch Schleifen, beseitigt werden müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Kernen der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das die Ausbildung von komplexen Kerngeometrien mit einteiligen Kernen ermöglicht, wobei die damit hergestellten Kerne die Bildung von Spalten im Bereich der Kerne vermeiden.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass zur Ausbildung komplexerer Kerngeometrien gesonderte, unter Verwendung eines auflösbaren Bindersystems aus einem Formstoff hergestellte Einlegekerne in die Gravuren des Kernkastens eingelegt und durch Einbringen des ein unlösbares Bindersystem aufweisenden Formstoffgemisches zum Bestandteil von in einem ersten Verfahrensschritt gebildeten Rohkernen werden und dass anschließend die Einlegekerne mittels einer auf das verwendete auflösbare Bindersystem abgestellten Behandlung aufgelöst und die von den Einlegekernen zunächst abgedeckten Teilflächen der Rohkerne gereinigt werden.
Hiernach werden für Bereiche eines herzustellenden Kerns mit werkzeugtechnisch schwierig zu beherrschenden Hinterschnitten, Hohlräumen oder dergleichen entsprechend geformte Einlegekerne unter Verwendung eines auflösbaren Bindersystems für das eingesetzte Formstoffgemisch hergestellt und beispielsweise unter Anwendung des bekannten Kernschießverfahrens mit einem unter Verwendung eines handelsüblichen, jedoch unlösbaren Bindersystems hergestellten Formstoff umschossen. Nach dem Aushärten des zunächst so ausgebildeten Rohkerns wird der Einlegekern in seiner Konsistenz aufgelöst, so dass die durch den Einlegekern gebildeten Formbereiche an dem Rohkern freigemacht werden. Hieraus ergibt sich dann die Geometrie des fertigen und für den Gießvorgang einsetzbaren Kerns. Anschließend bedürfen gegebenenfalls die zunächst durch den jeweiligen Einlegekern abgedeckten Grenzflächen des Rohkerns noch einer Säuberung, bis der für den Gießvorgang geeignete Kern in der erforderlichen Qualität zur Verfügung steht.
Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass auch komplexe Geometrien mit einteiligen Kernen hergestellt werden können, ohne dass es zu Spaltbildungen an den Kernen kommt. Damit entfallen auch aufwendige Nacharbeiten an dem fertigen Gussstück. Ferner ist die Verwendung aufwendiger Werkzeuglosteil- und/oder -schiebersysteme nicht mehr erforderlich, und schließlich kann bei Gussformen mit komplexen Formgebungen die Anzahl der einzulegenden Kerne aufgrund der vielgestaltigeren Formgebung dieser Kerne reduziert werden.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass als Binder zur Herstellung der Einlegekerne ein anorganisches Bindemittel eingesetzt wird. Vorzugsweise wird nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein wasserlösliches Bindemittel eingesetzt, wobei die an den Rohkernen befindlichen Einlegeteile durch Besprühen der Einlegekerne mit Wasser aufgelöst werden.
Zur Entfernung der Einlegekerne von dem Rohkern kann vorgesehen sein, dass die Einlegekerne nach ihrer Vorbehandlung durch Aufblasen von Druckluft auf die Rohkerne entfernt werden.
Soweit erforderlich kann vorgesehen sein, dass die zunächst von den Einlegekernen abgedeckten Teilflächen der Rohkerne einem Schleifvorgang unterzogen werden und/oder dass die zunächst von den Einlegekernen abgedeckten Teilflächen der Rohkerne mit Werkzeugen geglättet werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:

Fig. 1: das Design für einen herzustellenden Kern in einer schematisierten Seitenansicht,
Fig. 2: einen unter Verwendung eines Einlegekerns hergestellten, noch in der der Herstellung des Kerns dienenden Form liegenden Rohkern vor dem Entfernen des Einlegekerns.

Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll für einen in Figur 1 dargestellten Kern 10 erläutert werden, der eine Formgebung mit einer unteren Basis 11 aufweist, auf der ein umlaufender Kranz 12 angeordnet ist. Der Kranz 12 ist mit einer Mehrzahl von einspringenden Hinterschnitten 13 versehen, deren Ausbildung bei der Herstellung des Kerns 10 nach dem Stand der Technik als ein einteiliger Kern schwierig zu bewerkstelligen ist.
Wie sich aus Figur 2 ergibt, wird in die die äußere Form des Kerns 10 vorgebende Kernform 15 als Werkzeug ein Einlegekern 14 eingelegt, der den Bereich der an dem Kern 10 auszubildenden Hinterschnitte 13 ausfüllt. Wird nun anschließend die Kernform 15 mit dem darin fixierten Einlegekern 14 mit dem für die Kernherstellung üblichen Formstoff-Bindersystem auf der Basis eines unlösbaren Binders ausgefüllt, so ergibt sich ein Rohkern 17 der aus dem Bereich des eigentlichen Kerns 10 und dem zugehörigen Einlegekern 14 besteht. Nach Entnahme dieses Rohkerns 17 aus der Kernform 15 wird nun der Einlegekern 14 entfernt, so dass von dem Rohkern 17 nur noch der eigentliche Kern 10 übrig bleibt, wie in Figur 1 dargestellt.
Da der Einlegekern 14 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einem einen anorganischen, vorzugsweise wasserlöslichen Binder aufweisenden Formstoffgemisch besteht, löst sich der Binder bei Besprühen des Rohkerns 17 mit Wasser auf, so dass der Einlegekern 14 zerfällt und beispielsweise durch Druckluft-beaufschlagung von dem Rohkern 17 abgeblasen werden kann, so dass die gewünschte Form des Kerns 10 (Figur 1) übrig bleibt. Die hierdurch freigelegten Teilflächen 16 des Kerns 10 bedürfen gegebenenfalls einer abschließenden Reinigung durch eine Glättung mit Werkzeugen oder gegebenenfalls eines Schleifvorganges.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Verfahren zur Herstellung von in der Gießereitechnik verwendeten, zur Ausbildung von Durchbrüchen oder Hohlräumen an einem Gußstück dienenden festen Kernen, wobei die Kerne durch Einbringen eines Formstoff-Bindersystems in einen mit der Form des Kerns entsprechenden Gravuren versehenen Kernkasten hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung komplexerer Kerngeometrien gesonderte, unter Verwendung eines auflösbaren Bindersystems aus einem Formstoff hergestellte Einlegekerne (14) in die Gravuren des Kernkastens eingelegt und durch Einbringen des ein unlösbares Bindersystem aufweisenden Formstoffgemisches zum Bestandteil von in einem ersten Verfahrensschritt gebildeten Rohkernen (17) werden und dass anschließend die Einlegekerne (14) mittels einer auf das verwendete auflösbare Bindersystem abgestellten Behandlung aufgelöst und die von den Einlegekernen (14) zunächst abgedeckten Teilflächen (16) der Rohkerne (17) gereinigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Binder zur Herstellung der Einlegekerne (14) ein anorganisches Bindemittel eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein wasserlösliches Bindemittel eingesetzt wird und die an den Rohkernen (17) befindlichen Einlegekerne (14) durch Besprühen der Einlegekerne mit Wasser aufgelöst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegekerne (14) nach ihrer Vorbehandlung durch Aufblasen von Druckluft auf die Rohkerne (17) entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zunächst von den Einlegekernen (14) abgedeckten Teilflächen (16) der Rohkerne (17) einem Schleifvorgang unterzogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zunächst von den Einlegekernen (14) abgedeckten Teilflächen (16) der Rohkerne (17) mit Werkzeugen geglättet werden.