EP4355512A1 - Process for casting of cast parts - Google Patents

Abstract

The invention relates to a process for casting of cast parts, wherein a metal melt is poured into a casting mold, wherein the casting mold in the form of a lost mold consists of one or more casting mold parts or cores formed from a mold material consisting of a core sand, a binder and optionally one or more additives for adjustment of certain properties of the mold material. In the course of the process according to the invention the casting mold is provided, the casting mold is introduced into a housing to form a filling space between at least an inner surface section of the housing and a corresponding outer surface section of the casting mold, the filling space is filled with a flowable filling material having a poured density low enough to ensure that the filling material packing formed there from the filling material after the filling of the filling space is permeable to a gas flow, and the metal melt is poured into the casting mold, wherein concomitantly with the pouring-in of the metal melt the casting mold begins to radiate heat, which is a consequence of the heat input brought about by the hot metal melt, and wherein as a consequence of the heat input brought about by the metal melt the binder of the mold material begins to evaporate and combust, with the result that it loses its effect and the casting mold breaks into pieces. Rapid and energy-efficient decomposition of the casting mold is achievable with reduced effort when according to the invention the filling material has a filling material temperature of less than 100°C upon filling into the filling space.

Description

Verfahren zum Gießen von Gussteilen Process for casting castings

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Gussteilen, bei dem eine Metallschmelze in eine Gießform abgegossen wird, die einen das zu erzeugende Gussteil abbildenden Hohlraum umschließt, wobei die Gießform als verlorene Form aus einem oder mehreren Gießformteilen oder -kernen besteht, die aus einem Formstoff geformt sind, der aus einem Kernsand, einem Binder und optional einem oder mehreren Zusätzen zur Einstellung bestimmter Eigenschaften des Formstoffs besteht. Im Zuge dieses Verfahrens wird die jeweils bereitgestellte Gießform in ein Gehäuse derart eingehaust, dass ein Füllraum zwischen mindestens einem Innenflächenabschnitt des Gehäuses und einem zugeordneten Außenflächenabschnitt der Gießform gebildet ist. Dann wird der Füllraum mit rieselfähigen Füllgut befüllt, wobei das in den Füllraum gefüllte Füllgut eine so geringe Schüttdichte besitzt, dass die nach dem Befüllen des Füllraums dort aus dem Füllgut gebildete Füllgutpackung von einer Gasströmung durchströmbar ist. In die so eingehauste Gießform wird die Metallschmelze abgegossen, wobei die Gießform einhergehend mit dem Eingießen der Metallschmelze beginnt, Wärme abzustrahlen, die Folge des durch die heiße Metallschmelze bewirkten Wärmeeintrags ist, und wobei in Folge des durch die Metallschmelze bewirkten Wärmeeintrags der Binder des Formstoffs zu verdampfen und zu verbrennen beginnt, so dass er seine Wirkung verliert und die Gießform in Bruchstücke zerfällt. The invention relates to a method for casting castings, in which molten metal is poured into a casting mold that encloses a cavity that forms the casting to be produced, the casting mold being a lost mold consisting of one or more casting mold parts or cores made of a molding material are formed, which consists of a core sand, a binder and optionally one or more additives to adjust certain properties of the molding material. In the course of this method, the casting mold provided in each case is housed in a housing in such a way that a filling space is formed between at least one inner surface section of the housing and an associated outer surface section of the casting mold. The filling space is then filled with free-flowing filling material, the filling material filled into the filling space having such a low bulk density that the filling material packaging formed there from the filling material after the filling space has been filled can be traversed by a gas flow. The molten metal is poured into the casting mold that is housed in this way, with the casting mold beginning to radiate heat as the molten metal is poured in, which is the result of the heat input caused by the hot molten metal, and the binder of the molding material increasing as a result of the heat input caused by the molten metal vaporize and begin to burn, losing its effectiveness and causing the mold to crumble into fragments.

Die Grundzüge des so ablaufenden Verfahrens und die für die praktische Umsetzung vorteilhaften Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in der WO 2016/016035 A1 beschrieben. The main features of the method that runs in this way and the configurations of this method that are advantageous for practical implementation are described in WO 2016/016035 A1.

Wie dort erläutert, werden im Bereich des Eisengusses üblicherweise Quarzsande, gemischt mit Bentoniten, Glanzkohlenstoffbildnern und Wasser als Formstoff für die den äußeren Abschluss der Gießform bildenden Gießformteile eingesetzt. Die die innenliegenden Höhlungen und Kanäle des Gussteils abbildenden Gießkerne werden dagegen üblicherweise aus handelsüblichen Kernsanden geformt, die mit einem organischen oder anorganischen Binder, z. B. mit einem Kunstharz oder Wasserglas, vermischt sind. As explained there, quartz sands, mixed with bentonites, lustrous carbon formers and Water is used as the molding material for the mold parts that form the outer end of the mold. The casting cores forming the inner cavities and channels of the casting, on the other hand, are usually formed from commercially available core sands, which are bound with an organic or inorganic binder, e.g. B. are mixed with a synthetic resin or water glass.

Unabhängig von der Art der Kernsande und Binder besteht das Grundprinzip bei der Herstellung von aus Formstoffen der voranstehend genannten Art geformten Gießformen darin, dass nach der Formgebung der Binder durch eine geeignete thermische oder chemische Behandlung ausgehärtet wird, so dass die Körner des Kernsands miteinander verkleben und über eine ausreichende Dauer die Formfestigkeit des jeweiligen Formteils oder -kerns gewährleistet ist. Regardless of the type of core sand and binder, the basic principle in the production of casting molds made from molding materials of the type mentioned above is that after shaping, the binder is cured by a suitable thermal or chemical treatment, so that the grains of the core sand stick together and the dimensional stability of the respective molded part or core is guaranteed over a sufficient period of time.

Gerade beim Gießen großvolumiger Gussteile aus Eisenguss kann der auf der Gießform nach dem Abgießen der Metallschmelze lastende Innendruck sehr hoch sein. Um diesen Druck aufzunehmen und ein Bersten der Gießform sicher zu vermeiden, müssen entweder dickwandige, großvolumige Gießformen oder Stützkonstruktionen eingesetzt werden, die die Gießform an ihrer Außenseite abstützen. Especially when casting large-volume castings from cast iron, the internal pressure on the casting mold after the molten metal has been poured off can be very high. In order to absorb this pressure and reliably avoid the casting mold bursting, either thick-walled, large-volume casting molds or supporting structures must be used that support the casting mold on its outside.

Eine Möglichkeit einer solchen Stützkonstruktion besteht in einer Einhausung, die über die Gießform gestülpt wird. Die Einhausung ist üblicherweise nach Art eines Mantels ausgebildet, der die Gießform an ihren Umfangsseiten umgibt, jedoch an ihrer Oberseite eine ausreichend große Öffnung aufweist, um das Abgießen der Schmelze in die Gießform zu ermöglichen. Die Einhausung ist dabei so bemessen, dass nach dem Aufsetzen zumindest in den für die Abstützung der Gießform entscheidenden Abschnitten zwischen den Innenflächen der Einhausung und den Außenflächen der Gießform ein Füllraum vorhanden bleibt. Dieser Füllraum wird mit einem rieselfähigen Füllgut gefüllt, so dass eine großflächige Abstützung des jeweiligen Flächenabschnitts an der Einhausung gewährleistet ist. Um hier eine möglichst gleichmäßige Füllung des Füllraums, einen ebenso gleichmäßigen Kontakt der Gießform mit dem Füllmaterial und eine dementsprechend gleichmäßige Abstützung des zerbrechlichen Gießformstoffs zu erzielen, werden als Füllgut in der Regel feinkörnige, rieselfähige Füllmaterialien, wie Sand oder Stahlkies, verwendet, die eine hohe Schüttdichte besitzen. Nach dem Befüllen wird das Füllgut zusätzlich verdichtet. Ziel ist es hier, eine möglichst kompakte Füllmasse zu erzeugen, die nach Art eines inkompressiblen Monolithen die direkte Übertragung der Stützkräfte von der Einhausung auf die Gießform sicherstellt. One possibility for such a support structure is a housing that is slipped over the casting mold. The housing is usually designed in the manner of a jacket, which surrounds the casting mold on its peripheral sides, but has a sufficiently large opening at its top to allow the melt to be poured into the casting mold. The housing is dimensioned in such a way that, after it has been put on, a filling space remains between the inner surfaces of the housing and the outer surfaces of the casting mold, at least in the sections that are decisive for supporting the casting mold. This filling space is filled with a free-flowing product, so that a large-area support of the respective surface section on the enclosure is guaranteed. In order to achieve the most even possible filling of the filling space, an equally even contact of the casting mold with the filling material and a correspondingly even support of the fragile casting mold material, fine-grained, free-flowing filling materials such as sand or steel shot are usually used as filling material, which have a high have bulk density. After filling, the filling material is additionally compressed. The aim here is to create the most compact filling compound possible, which, like an incompressible monolith, ensures the direct transmission of the supporting forces from the housing to the casting mold.

Die Metallschmelze wird mit hoher Temperatur in die Gießform gegossen, so dass auch die Gießformteile und -kerne, aus denen die Gießform zusammengesetzt ist, stark erwärmt werden. In Folge dessen beginnt die Gießform Wärme abzustrahlen. Übersteigt die Temperatur der Gießform eine bestimmte Mindesttemperatur, so beginnt der Binder des Formstoffs zu verdampfen und unter Freisetzung weiterer Wärme zu verbrennen. Der Binder verliert dadurch seine Wirkung. Durch diese Zersetzung des Binders geht die Bindung der Körner des Formstoffs, aus dem die Gießformteile und -kerne der Gießform hergestellt sind, verloren und die Gießform bzw. ihre aus Formstoff bestehenden Teile und Kerne zerfallen in einzelne Bruchstücke. The molten metal is poured into the mold at a high temperature, so that the mold parts and cores that make up the mold are also heated to a great extent. As a result, the mold begins to radiate heat. If the temperature of the casting mold exceeds a certain minimum temperature, the binder of the mold material begins to evaporate and burn, releasing more heat. The binder loses its effectiveness as a result. As a result of this decomposition of the binder, the binding of the grains of the molding material from which the casting mold parts and cores of the casting mold are made is lost and the casting mold or its parts and cores made of molding material disintegrate into individual fragments.

Flierauf aufsetzend ist in der WO 2016/016035 A1 vorgeschlagen worden, ein vorerwärmtes Füllgut zum Befüllen des zwischen Gießform und Einhausung vorhandenen Füllraums zu verwenden, wobei die Einfülltemperatur des Füllguts so hoch ist, dass ausgehend von der Einfülltemperatur durch Prozesswärme, die durch die von der Gießform abgestrahlte Wärme und durch die bei der Verbrennung des Binders freiwerdende Wärme gebildet wird, die Temperatur des Füllguts bis über eine Grenztemperatur ansteigt, bei der der aus der Gießform ausdampfende, mit dem Füllgut in Kontakt kommende Binder zündet und seine Verbrennung einsetzt. Auf diese Weise wird das Füllgut im Sinne eines Wärmespeichers genutzt, der so temperiert und ausgebildet ist, dass die Zersetzung des Binders des Formstoffs, aus dem die Gießformteile und -kerne der Gießform gefertigt sind, schon während der Verweilzeit in der Einhausung durch Temperatureinwirkung weitestgehend fortschreitet. On top of that, WO 2016/016035 A1 proposed using a preheated filling material to fill the filling space between the mold and the housing, with the filling temperature of the filling material being so high that, starting from the filling temperature, the process heat generated by the Heat radiated from the mold and formed by the heat released during the combustion of the binder, the temperature of the filling material rises above a limit temperature at which the out of the mold evaporating binders that come into contact with the filling material ignite and begin to burn. In this way, the filling material is used in the sense of a heat accumulator, which is temperature-controlled and designed in such a way that the decomposition of the binder of the mold material, from which the casting mold parts and cores of the casting mold are made, progresses as far as possible during the dwell time in the housing due to the effects of temperature .

500 °C sind dabei als geeignete Untergrenze für den Bereich der Einfülltemperaturen angesehen worden. 500 °C was regarded as a suitable lower limit for the filling temperature range.

Ausgehend hiervon hat sich die Aufgabe ergeben, das bekannte Verfahren so zu verbessern, dass bei vermindertem Aufwand die schnelle und energieeffiziente Zersetzung der Gießform erzielt wird. Proceeding from this, the task arose of improving the known method in such a way that the quick and energy-efficient decomposition of the casting mold is achieved with reduced effort.

Die Erfindung hat diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. The invention has solved this problem by the method specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert. Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims and are explained in detail below, along with the general idea of the invention.

Die Erfindung stellt demnach ein Verfahren zum Gießen von Gussteilen zur Verfügung, bei dem in Übereinstimmung mit dem voranstehend erläuterten Stand der Technik eine Metallschmelze in eine Gießform abgegossen wird, die einen das zu erzeugende Gussteil abbildenden Flohlraum umschließt, wobei die Gießform als verlorene Form aus einem oder mehreren Gießformteilen oder -kernen besteht, die aus einem Formstoff geformt sind, der aus einem Kernsand, einem Binder und optional einem oder mehreren Zusätzen zur Einstellung bestimmter Eigenschaften des Formstoffs besteht, umfassend folgende Arbeitsschritte: The invention therefore provides a method for casting castings, in which, in accordance with the prior art explained above, molten metal is poured into a casting mold which encloses a cavity that represents the casting to be produced, the casting mold being a lost form of a or several casting mold parts or cores, which are formed from a molding material, which consists of a core sand, a binder and optionally one or more additives for setting certain properties of the molding material, comprising the following work steps:

Bereitstellen der Gießform; - Einhausen der Gießform in ein Gehäuse unter Ausbildung eines Füllraums zwischen mindestens einem Innenflächenabschnitt des Gehäuses und einem zugeordneten Außenflächenabschnitt der Gießform; providing the mold; - Enclosing the mold in a housing, forming a filling space between at least one inner surface section of the housing and an associated outer surface section of the mold;

- Befüllen des Füllraums mit rieselfähigem Füllgut, wobei das in den Füllraum gefüllte Füllgut eine so geringe Schüttdichte besitzt, dass die nach dem Befüllen des Füllraums dort aus dem Füllgut gebildete Füllgutpackung von einer Gasströmung durchströmbar ist; und - Filling the filling space with free-flowing filling material, the filling material filled into the filling space having such a low bulk density that the filling material packaging formed there from the filling material after the filling space has been filled can be flowed through by a gas flow; and

- Abgießen der Metallschmelze in die Gießform, - Pouring the molten metal into the mold,

- wobei die Gießform einhergehend mit dem Eingießen der Metallschmelze beginnt, Wärme abzustrahlen, die Folge des durch die heiße Metallschmelze bewirkten Wärmeeintrags ist, und - wherein the casting mold begins to radiate heat as a result of the heat input caused by the hot molten metal as the molten metal is poured in, and

- wobei in Folge des durch die Metallschmelze bewirkten Wärmeeintrags der Binder des Formstoffs zu verdampfen und zu verbrennen beginnt, so dass er seine Wirkung verliert und die Gießform in Bruchstücke zerfällt. - As a result of the heat input caused by the molten metal, the binder of the mold material begins to evaporate and burn, so that it loses its effect and the mold breaks into fragments.

Erfindungsgemäß weist nun das Füllgut beim Einfüllen in den Füllraum eine Füllgut-Temperatur auf, die sich nicht negativ auf die Eigenschaften des Formstoffs vor dem Abgießen auswirkt. Flierzu ist erfindungsgemäß die Füllgut- Temperatur, die das Füllgut beim Einfüllen in den Füllraum aufweist, auf weniger als 100 °C begrenzt. Wesentlich für die Erfindung ist hier, dass keine gezielte Erwärmung des Füllguts auf eine bestimmte Zieltemperatur vorgenommen wird. Vielmehr wird das Füllgut vorteilhafterweise mit der Temperatur in den Füllraum gefüllt, die es jeweils gerade aufweist, d.h. die es in Folge beispielsweise der Umgebungstemperatur am Ort, an dem das Füllgut gelagert worden ist, oder von Prozesswärme angenommen hat, die sich beispielsweise in einem Recycling- Prozess oder desgleichen einstellt. Dementsprechend ist die erfindungsgemäß vorgesehene Füllgut-Temperatur vorzugsweise mindestens gleich der Raumtemperatur, die im Umfeld des Lagerorts des Füllguts oder der jeweiligen Gießeinrichtung herrscht, oder mit der das Füllgut, ohne gezielte, aktive Wärmezufuhr zu der Gießeinrichtung gelangt, in deren Füllraum es gefüllt wird. Die Füllgut-Temperaturen, mit denen das Füllgut in den Füllraum gefüllt werden, liegen hierbei erfindungsgemäß typischerweise im Bereich von 10 °C bis 45 °C, insbesondere 18 - 45 °C, wobei abhängig von der Jahreszeit typische Raumtemperaturen im Bereich von 10 -25 °C, insbesondere 18 -25 °C, liegen. According to the invention, when the filling material is filled into the filling space, it has a filling material temperature that does not have a negative effect on the properties of the molding material before pouring. According to the invention, the filling material temperature, which the filling material has when it is filled into the filling space, is limited to less than 100.degree. What is essential for the invention here is that the filling material is not heated in a targeted manner to a specific target temperature. Rather, the filling material is advantageously filled into the filling space at the temperature it currently has, ie which it has adopted as a result, for example, of the ambient temperature at the location where the filling material has been stored, or of process heat that occurs, for example, in recycling - process or the like stops. Accordingly, the filling material temperature provided according to the invention is preferably at least equal to the room temperature in the vicinity of the storage location of the filling material or the respective Casting device prevails, or with which the filling material reaches the casting device without targeted, active supply of heat, in the filling chamber of which it is filled. According to the invention, the filling material temperatures at which the filling material is filled into the filling space are typically in the range of 10° C. to 45° C., in particular 18-45° C., with typical room temperatures in the range of 10-25, depending on the time of year °C, in particular 18-25 °C.

Überraschend hat sich herausgestellt, dass es, anders als beim eingangs erläuterten Stand der Technik angenommen, nicht erforderlich ist, das Füllmaterial vorzuerwärmen. Vielmehr zeigt sich, dass die nach dem Abgießen der Schmelze aus der Gießform austretenden, aus verdampfenden Binderanteilen bestehenden Gase schon aufgrund der vom Gussmaterial eingetragenen Flitze zu brennen beginnen. Diese Verbrennung setzt nach den durch praktische Erprobungen gewonnenen Erkenntnissen bei ausreichender Gasdurchströmbarkeit der in den Füllraum gefüllten Füllgut-Packung ein, ohne dass es zusätzlicher Wärmezufuhr bedarf. It has surprisingly turned out that, contrary to what was assumed in the prior art explained at the outset, it is not necessary to preheat the filling material. Rather, it has been shown that the gases emerging from the casting mold after the melt has been poured and consisting of evaporating binder components already begin to burn due to the strand introduced by the casting material. According to the knowledge gained from practical tests, this combustion starts when the gas can flow through the filling material package filled into the filling space sufficiently, without the need for additional heat supply.

Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Füllmaterial, das so kalt ist, dass es bei einem Kontakt mit der Gießform und im in den Füllraum der erfindungsgemäß verwendeten Gießeinrichtung eingefüllten Zustand die Eigenschaften des Formstoffes der Gießform nicht negativ beeinflusst, lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit gegenüber dem Stand der Technik erheblich vereinfachter Anlagentechnik umsetzen. Um sicherzustellen, dass das Füllgut beim Einfüllen in den Füllraum die jeweils unter 100 °C liegende, insbesondere höchstens 45 °C betragende Füllgut-Temperatur aufweist, kann das Füllgut erforderlichenfalls aktiv oder passiv gekühlt werden. Due to the use of filling material according to the invention, which is so cold that it does not negatively influence the properties of the molding material of the casting mold when it comes into contact with the casting mold and when it is filled into the filling space of the casting device used according to the invention, the method according to the invention can be improved compared to the prior art of the technology to implement significantly simplified plant engineering. In order to ensure that the filling material has the filling material temperature below 100° C., in particular at most 45° C., when it is filled into the filling space, the filling material can be actively or passively cooled if necessary.

So erlaubt die Erfindung eine zeitliche Entkopplung des Prozesses der Füllung des Füllraums mit dem Füllgut von der Befüllung der Gießform mit der jeweiligen Metallschmelze. Da es somit nicht mehr darauf ankommt, dass das Füllmaterial im Füllraum eine bestimmte hohe Temperatur, wie beispielsweise die im Stand der Technik als hierzu praxisgerecht angesehenen mindestens 500 °C, aufweist, sondern eine Temperatur besitzt, bei der es zu keiner ungünstigen Beeinflussung des Formstoffs der Gießform kommt, kann die Befüllung des Füllraums lange vor dem Abgießen der Metallschmelze vorgenommen werden. Durch die so ermöglichte zeitliche Entkopplung des Füllprozesses vom Gießprozess wird die Prozessführung signifikant robuster und stabiler. Im Ergebnis wird so eine optimierte Betriebssicherheit bei gleichzeitig einfacher praktischer Umsetzung des Verfahrens erzielt. The invention thus allows the process of filling the filling space with the filling material to be decoupled in terms of time from the filling of the casting mold with the respective molten metal. Since it is no longer important that the filling material in the filling chamber has a certain high temperature, such as at least 500 °C, which is considered to be practical in the prior art, but has a temperature at which there is no unfavorable influence on the molding material of the casting mold, the filling space can be filled long before the molten metal is poured off. The process control becomes significantly more robust and stable thanks to the temporal decoupling of the filling process from the casting process. As a result, an optimized operational safety is achieved with a simple practical implementation of the method at the same time.

Dabei läuft die Abkühlung des Gussteils beim erfindungsgemäßen Verfahren schneller ab als bei dem eingangs erläuterten Stand der Technik, da das kalt, d.h. mit einer Temperatur von weniger als 100 °C, insbesondere von höchstens 45 °C, vorzugsweise bei Raumtemperatur, eingefüllte Füllmaterial als Wärmesenke wirkt, durch die der Gießform bis zum Temperaturausgleich Wärme entzogen wird. Die so erzielte schnellere Erstarrung des Gussteils führt zu einer erhöhten Maßstabilität des Werkstücks. Da zudem der Energieeinsatz umgangen wird, der beim Stand der Technik für die Erwärmung des Füllguts benötigt wird, erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren auch als energieeffizienter. The cooling of the cast part in the method according to the invention runs faster than in the prior art explained at the outset, since the filling material that is filled in cold, i.e. at a temperature of less than 100 °C, in particular at most 45 °C, preferably at room temperature, acts as a heat sink acts, through which heat is withdrawn from the casting mold until the temperature has equalized. The faster solidification of the cast part that is achieved in this way leads to increased dimensional stability of the workpiece. Since, in addition, the use of energy is avoided, which is required in the prior art for heating the filling material, the method according to the invention also proves to be more energy-efficient.

Auch hat sich gezeigt, dass bei einem geeignet räumlich erweiterten Design des den Füllraum umgrenzenden Füllrahmens die nach dem Abgießen der Gussschmelze in der Gießform entstehenden Gase bereits brennend aus der Gießform austreten und dann weiter abbrennen. Auf diese Weise zerfallen die aus Formstoff bestehenden Teile und Kerne der Gießform so weit in Bruchstücke, dass diese Bruchstücke vom Gussteil abfallen und das Gussteil nach dem Entfernen der Einhausung zumindest im Bereich seiner äußeren Flächen weitestgehend frei von anhaftenden Formteilen oder -kernen ist. It has also been shown that with a suitably spatially extended design of the filling frame surrounding the filling space, the gases produced in the casting mold after pouring off the molten metal exit the casting mold while still burning and then continue to burn. In this way, the parts and cores of the casting mold made of molding material disintegrate into fragments to such an extent that these fragments fall off the cast part and the cast part is largely free of adhering mold parts or cores, at least in the area of its outer surfaces, after the housing has been removed.

Zu diesem Zeitpunkt sind auch die Kerne zumindest in grobe Bruchstücke zerfallen, die im Inneren des Gussteils Kanäle oder Flöhlungen abbilden, so dass der Kernsand und die Formstoffbruchstücke dieser Kerne entweder schon in der Einhausung selbsttätig aus dem Gussteil ausrieseln oder in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch mechanische Methoden, wie Rütteln, oder durch Spülen mit einem geeigneten Fluid, aus dem Gussteil entfernt werden können. At this point in time, the cores have also broken down into at least coarse fragments, which form channels or fleas inside the cast part, so that the core sand and the fragments of molding material from these cores either trickle out of the cast part automatically in the housing or in a known manner Way, can be removed from the casting, for example by mechanical methods such as shaking, or by flushing with a suitable fluid.

Hier hat sich gezeigt, dass die im Stand der Technik zur Verfügung stehenden Zerkleinerungsanlagen in Kombination mit der Erfindung eine wirtschaftliche Aufbereitung von Gießform-Bruchstücken ermöglicht. It has been shown here that the comminution systems available in the prior art in combination with the invention enable casting mold fragments to be processed economically.

Die Kernsandbruchstücke können beispielsweise in einem konventionellen Mahlwerk zerkleinert werden. Der nach der Aufbereitung erhaltene Regenerat-Sand kann in an sich bekannterWeise mit Neusand gemischt werden. The core sand fragments can be crushed, for example, in a conventional grinder. The regenerated sand obtained after processing can be mixed with new sand in a manner known per se.

Anders als beim Stand der Technik liegt dem erfindungsgemäßen Verfahren somit der Gedanke zu Grunde, mit dem Füllgut nicht nur die Gießform zu stabilisieren, sondern auch den Abtransport der Wärme zu beschleunigen, um auf diese Weise hochpräzise Gussteile technologisch und wirtschaftlich zielführend zu erzeugen. In contrast to the prior art, the method according to the invention is based on the idea of not only stabilizing the casting mold with the filling material, but also accelerating the removal of heat in order to produce high-precision castings in a technologically and economically expedient manner.

Das erfindungsgemäß in den zwischen Gussteil und Einhausung ausgebildeten Füllraum gefüllte Füllgut ist rieselfähig, so dass es den Füllraum auch dann vollständig füllt, wenn im Bereich der Außenflächen der Gießform Hinterschneidungen, Höhlungen und desgleichen vorhanden sind. The filling material filled according to the invention in the filling space formed between the cast part and the housing is free-flowing, so that it completely fills the filling space even if there are undercuts, cavities and the like in the area of the outer surfaces of the casting mold.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Füllgut besitzt in der aus dem Stand der Technik bekannten Weise eine Schüttdichte, die so gering ist, dass es auch nach dem Füllen des Füllraums und einem gegebenenfalls durchgeführten Verdichten des in den Füllraum eingefüllten Füllguts noch von einer Gasströmung durchströmbar ist. Erfindungsgemäß wird also im Gegensatz zum oben genannten Stand der Technik ausdrücklich keine höchstverdichtete Packung im Füllraum erzeugt, die zwar eine optimale Abstützung der Gießform sicherstellt, jedoch weitestgehend gasundurchlässig ist. Vielmehr ist das erfindungsgemäß eingesetzte Füllgut so auszuwählen, dass es für eine Gasströmung durchlässig ist, die sich beispielsweise in Folge von thermischer Konvektion einstellt. Diese ergibt sich, wenn die Gießform durch die in sie eingegossene Metallschmelze erhitzt wird und die verdampfenden Binderbestandteile des Formstoffs der Gießformteile und -kerne zu verdampfen sowie unter Freisetzung von Wärme zu verbrennen beginnen. In the manner known from the prior art, the filling material used according to the invention has a bulk density that is so low that a gas flow can still flow through it even after the filling space has been filled and the filling material placed in the filling space has been compacted. According to the invention, in contrast to the prior art mentioned above, no highly compressed packing is produced in the filling space, which does ensure optimal support of the casting mold but is largely impermeable to gas. Rather, the filling material used according to the invention should be selected in such a way that it is permeable to a gas flow is, which occurs, for example, as a result of thermal convection. This occurs when the casting mold is heated by the molten metal poured into it and the evaporating binder components of the molding material of the casting mold parts and cores begin to evaporate and begin to burn with the release of heat.

Wenn hiervon einem verdampfenden und verbrennenden Binder die Rede ist, dann sind damit immer diejenigen Binderbestandteile gemeint, die durch Wärmezufuhr dampfförmig werden und brennbar sind. Dies schließt nicht aus, dass andere Binderbestandteile in fester oder sonstiger Form beispielsweise als Crackprodukte in der Gießform verbleiben und dort optimaler Weise ebenfalls durch Wärmeeinfluss zersetzt werden. When we talk about an evaporating and combusting binder, we always mean those binder components that become vaporous and combustible as a result of heat input. This does not rule out the possibility that other binder components remain in the casting mold in solid or other form, for example as cracked products, and are also optimally decomposed there by the influence of heat.

Die erfindungsgemäß vorzusehende Durchström barkeit des in den Füllraum eingefüllten Füllguts mit einem Gasstrom und das hierzu angepasste großvolumige Design des den Füllraum umgrenzenden Füllrahmens schaffen dabei nicht nur die Möglichkeit, dass der aus der Gießform ausdampfende Binder im Bereich des Füllguts selbst verbrennt und dadurch das Füllgut aufheizt, sondern erlauben zusätzlich die Zufuhr von Sauerstoff, der die Verbrennung des Binders unterstützt. The ability to flow through the filling material filled into the filling space with a gas flow, which is to be provided according to the invention, and the large-volume design of the filling frame surrounding the filling space that is adapted to this, not only create the possibility that the binder evaporating from the mold burns in the area of the filling material itself and thus heats up the filling material , but also allow the supply of oxygen, which supports the combustion of the binder.

Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich insbesondere Gießformen, deren Formteile und Kerne aus Formstoff bestehen, der durch einen organischen Binder gebunden ist. Hierfür kommen beispielsweise handelsübliche lösemittelhaltige Binder oder solche Binder in Frage, deren Wirkung durch eine chemische Reaktion ausgelöst wird. Entsprechende Bindersysteme werden heute im so genannten "Cold-Box-Verfahren" eingesetzt. Casting molds whose molded parts and cores consist of molding material bound by an organic binder are particularly suitable for the method according to the invention. Commercial solvent-based binders or those binders whose effect is triggered by a chemical reaction can be used for this purpose, for example. Corresponding binder systems are used today in the so-called "cold box process".

Die Füllgut-Temperatur, die das Füllgut beim Einfüllen in den Füllraum aufweist, ist, wie gesagt, erfindungsgemäß so gewählt, dass sich auch dann, wenn das Füllgut vor dem Abguss in den Füllraum gefüllt wird, keine negativen Auswirkungen auf den Formstoff und insbesondere den Binder einstellen, durch den die Körner des Formstoffs zusammengehalten werden, aus dem die Teile und Kerne der Gießform geformt sind. The filling material temperature, which the filling material has when it is filled into the filling space, is, as mentioned, selected according to the invention in such a way that even if the filling material is filled into the filling space before pouring, there are no negative effects on the mold material and in particular on the Set binder, through which holds together the grains of the molding material from which the parts and cores of the mold are formed.

Dabei erweist es sich unter Kostengesichtspunkten als besonders vorteilhaft, dass die durch die Erfindung erzielten Effekte bereits dann eintreten, wenn die Füllgut-Temperatur beim Befüllen des Füllraums gleich der Umgebungstemperatur ist, d.h. gleich der Temperatur ist, die an dem Ort herrscht, in der das Füllgut aufbewahrt wird, bevor es in den Füllraum gefüllt wird. Bei dieser Variante der Erfindung wird also keine Temperierung des Füllguts vorgenommen, so dass, anders als beim Stand der Technik, auch keine Kosten für eine Temperierung und gegebenenfalls erforderliche thermisch isolierte Lagerung des Füllguts anfallen. It has proven to be particularly advantageous from the cost point of view that the effects achieved by the invention already occur when the filling material temperature when filling the filling space is the same as the ambient temperature, i.e. is the same as the temperature that prevails at the location in which the Content is stored before it is filled into the filling space. In this variant of the invention, no temperature control of the filling material is carried out, so that, in contrast to the prior art, no costs are incurred for temperature control and possibly required thermally insulated storage of the filling material.

Typische erfindungsgemäß vorgesehene Füllgut-Temperaturen liegen, wie schon erwähnt, im Bereich von bis zu 45 °C. As already mentioned, typical filling material temperatures provided according to the invention are in the range of up to 45.degree.

Einhergehend mit dem Austritt, der Verbrennung und der Zersetzung des Binders zerfallen die aus Formstoff geformten Teile und Kerne der Gießform in lose Bruchstücke, die entweder nach dem Entfernen der Einhausung entsorgt und einer Aufbereitung zugeführt werden können oder, vorteilhafter weise, bereits während der zwischen dem Abgießen der Metallschmelze und dem Entfernen der Einhausung vergehenden Verweildauer aus der Einhausung abgezogen werden können. Zu diesem Zweck kann die Gießform auf einen Siebboden gestellt und die durch den Siebboden rieselnden Bruchstücke der Gießform aufgefangen werden. PraktischerWeise werden die Öffnungen des Siebbodens dabei so ausgelegt, dass die Bruchstücke der Gießform und das Füllgut gemeinsam durch den Siebboden rieseln, aufgefangen, aufbereitet und nach der Aufbereitung voneinander separiert werden. Dies hat den Vorteil, dass kein loses Füllgut mehr in der Einhausung vorhanden ist, wenn die Einhausung abgenommen wird. Die Einhausung der Gießform kann durch ein die Gießform mit einem für die Ausbildung des Füllraums ausreichenden Abstand umgebenden, ausreichend formsteifen Blechmaterial bestehen, an dessen thermische Isolierung keine besonderen Anforderungen gestellt werden. Dabei kann eine als Siebplatte wirkende perforierte Trägerplatte vorgesehen sein, auf der die Gießform gestellt wird. Um ein kontrolliertes Abführen der sich im Füllraum bildenden Abgase zu ermöglichen, kann eine Abgasöffnung vorgesehen sein. As the binder escapes, burns and decomposes, the parts and cores of the casting mold made of molding material disintegrate into loose fragments, which can either be disposed of after the housing has been removed and processed or, advantageously, already during the period between the Pouring off the molten metal and the removal of the housing elapsing residence time can be deducted from the housing. For this purpose, the casting mold can be placed on a sieve bottom and the fragments of the casting mold trickling through the sieve bottom can be caught. In practical terms, the openings in the sieve bottom are designed in such a way that the fragments of the casting mold and the filling material trickle through the sieve bottom together, are caught, processed and then separated from one another after processing. This has the advantage that there is no longer any loose filling material in the housing when the housing is removed. The housing of the casting mold can consist of a sufficiently dimensionally stable sheet metal material which surrounds the casting mold at a distance sufficient for the formation of the filling space and no special requirements are placed on the thermal insulation of this material. In this case, a perforated support plate acting as a sieve plate can be provided, on which the casting mold is placed. An exhaust gas opening can be provided in order to enable the exhaust gases forming in the filling chamber to be discharged in a controlled manner.

Auch beim erfindungsgemäßen Verfahren kann in an sich bekannter Weise das in den Füllraum gefüllte Füllgut verdichtet werden, um zwischen der Gießform und der Einhausung eine Vorspannung zu erzeugen, durch die ein sicherer, positionsgenauer Zusammenhalt der Gießform auch dann gewährleistet ist, wenn die Gießform als aus einer Vielzahl von Formteilen und Kernen zusammengesetztes Kernpaket ausgebildet ist. Wie erwähnt, ist jedoch aufgrund der geringen Schüttdichte auch bei einem derart kompaktierten Füllgut die Durchström barkeit mit einem Gasstrom gesichert. In the method according to the invention, the filling material filled into the filling chamber can also be compressed in a manner known per se in order to generate a prestress between the casting mold and the housing, which ensures that the casting mold is held together securely and in the exact position even when the casting mold is a multiplicity of molded parts and cores composite core package is formed. As mentioned, however, due to the low bulk density, the through-flow of a gas stream is ensured even with a filling material compacted in this way.

Gezielt in die Gießform eingebrachte Kanäle können zudem dazu genutzt werden, an oder in dem Gussteil bestimmte Zonen beschleunigt abzukühlen oder eine solche beschleunigte Abkühlung zu vermeiden, um in der jeweiligen Zone bestimmte Eigenschaften des Gussteils zu erzielen. Channels introduced specifically into the casting mold can also be used to accelerate cooling of certain zones on or in the casting or to avoid such accelerated cooling in order to achieve certain properties of the casting in the respective zone.

Als Füllgut haben sich Granulate oder sonstiges körniges Schüttgut bewährt. Dabei sind derartige Schüttgüter mit Schüttdichten von max. 4 kg/dm³, insbesondere weniger als 1 kg/dm³ oder sogar weniger als 0,5 kg/dm³, für die erfindungsgemäßen Zwecke besonders geeignet. Granules or other granular bulk material have proven suitable as filling material. Bulk materials of this type with bulk densities of at most 4 kg/dm ³ , in particular less than 1 kg/dm ³ or even less than 0.5 kg/dm ³ , are particularly suitable for the purposes according to the invention.

Wird ein körniges, schütt- und rieselfähiges Füllgut eingesetzt, so hat es sich in praktischen Versuchen als günstig erwiesen, wenn die Körner des Füllguts kugelig ausgebildet sind. Vorzugsweise liegt dabei der Durchmesser der Kugeln im Bereich von 1 ,5 - 100 mm, insbesondere 1 ,5 - 40 mm. Als Füllgut sind grundsätzlich alle thermisch belastbaren Schüttgüter geeignet, die die voranstehend angegebenen Bedingungen erfüllen und ausreichend temperaturbeständig sind. Hierzu eignen sich insbesondere nichtmetallische Schüttgüter, wie Granulate aus keramischen Materialien. Diese können unregelmäßig geformt, kugelförmig oder mit Hohlräumen versehen sein, um eine gute Durchgasung des in den Füllraum gefüllten Füllguts bei gleichzeitig geringer Wärmespeichereigenschaft zu erzielen. Auch kann das Füllgut aus ringförmigen oder vieleckigen Elementen bestehen, die bei Kontakt miteinander sich jeweils nur punktförmig berühren, so dass zwischen ihnen jeweils ausreichend Raum verbleibt, um eine gute Durchströmung zu gewährleisten. If a granular, pourable and free-flowing filling material is used, it has proven to be advantageous in practical tests if the grains of the filling material are spherical. The diameter of the balls is preferably in the range of 1.5-100 mm, in particular 1.5-40 mm. In principle, all thermally resilient bulk materials that meet the conditions specified above and are sufficiently temperature-resistant are suitable as filling material. Non-metallic bulk materials, such as granules made of ceramic materials, are particularly suitable for this purpose. These can be irregularly shaped, spherical or provided with cavities in order to achieve good gassing through of the filling material filled into the filling space while at the same time having a low heat storage property. The filling material can also consist of ring-shaped or polygonal elements which only touch one another at points when they come into contact with one another, so that sufficient space remains between them in order to ensure good flow.

So kann das Füllgut beispielsweise aus keramischen oder feuerfesten Materialien bestehen. For example, the filling material can consist of ceramic or refractory materials.

Das nach dem erfindungsgemäßen Entformen freigelegte Gussteil kann in an sich bekannterWeise nach dem Zerfall der Gießform eine Wärmebehandlung durchlaufen, bei der es nach Maßgabe einer bestimmten Abkühlkurve in an sich bekannterWeise kontrolliert abgekühlt wird, um einen bestimmten Zustand des Gussteils herzustellen. The cast part exposed after demolding according to the invention can undergo a heat treatment in a known manner after the mold has disintegrated, in which it is cooled in a known manner according to a specific cooling curve in order to produce a specific state of the cast part.

Selbstverständlich können bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise gleichzeitig mehrere Gießformen gemeinsam in einer Einhausung untergebracht sein und diese Gießformen parallel oder in zeitlich eng aufeinander folgender Abfolge mit Metallschmelze befüllt werden. Of course, with the procedure according to the invention, several casting molds can be accommodated together in one housing and these casting molds can be filled with molten metal in parallel or in close succession in time.

Grundsätzlich eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für jede Art von metallischen Gusswerkstoffen, bei deren Verarbeitung eine ausreichend hohe Prozesswärme entsteht. Besonders eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Gussteilen aus Eisenguss, weil aufgrund der hohen Temperatur der Eisengussschmelze die für die Verbrennung des Binders erfindungsgemäß vorgesehenen Temperaturen besonders sicher erreicht werden. Insbesondere lassen sich in erfindungsgemäßerWeise GJL-, GJS- und GJV-Eisengusswerkstoffe sowie Stahlguss verarbeiten. In principle, the method according to the invention is suitable for any type of metallic casting material, during the processing of which a sufficiently high level of process heat is generated. The method according to the invention is particularly suitable for producing castings from cast iron, because due to the high temperature of the cast iron melt, the temperatures provided according to the invention for the combustion of the binder are reached particularly reliably. In particular, you can process GJL, GJS and GJV cast iron materials and cast steel in the manner according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur gießtechnischen Herstellung von Zylinderkurbelgehäusen und Zylinderköpfen für Verbrennungsmotoren. Insbesondere dann, wenn die betreffenden Bauteile für Nutzfahrzeuge bestimmt sind, weisen sie und die für ihre Herstellung jeweils benötigte Gießform ein vergleichbar großes Volumen auf, bei dem sich die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorgehensweise besonders deutlich auswirken. The method according to the invention is particularly suitable for the production of cylinder crankcases and cylinder heads for internal combustion engines by casting. In particular, when the relevant components are intended for commercial vehicles, they and the casting mold required for their manufacture have a comparably large volume, in which case the advantages of the procedure according to the invention have a particularly clear effect.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Deren Figuren zeigen jeweils schematisch: The invention is explained in more detail below with reference to a drawing showing an exemplary embodiment. Their figures each show schematically:

Fig. 1 - 10 verschiedene Phasen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit jeweils in einem Schnitt entlang ihrer Längsachse dargestellten Bauteilen. 1-10 different phases of carrying out the method according to the invention, each with components shown in a section along their longitudinal axis.

Wie beim aus der WO 2016/016035 A1 bekannten Stand der Technik werden beim erfindungsgemäßen Verfahren Gießformteile und -kerne bereitgestellt. As in the prior art known from WO 2016/016035 A1, casting mold parts and cores are provided in the method according to the invention.

Die Gießkerne und -formteile sind in konventioneller Weise im Cold-Box- Verfahren aus einem konventionellen Formstoff hergestellt, bei dem es sich um eine Mischung aus einem handelsüblichen Kernsand, einem ebenso handelsüblichen organischen Binder und optional zugegebenen Zusatzstoffen handeln kann, die beispielsweise der besseren Benetzung der Körner des Kernsands durch den Binder dienen. Nach dem Formen werden die erhaltenen Gießkerne und -formteile mit einem Reaktionsgas begast, um den organischen Binder durch eine chemische Reaktion auszuhärten und dadurch den Gießkernen und -formteilen die notwendige Formsteifigkeit zu verleihen. The casting cores and molded parts are produced in a conventional manner using the cold box process from a conventional molding material, which can be a mixture of commercially available core sand, an equally commercially available organic binder and optionally added additives, which, for example, improve wetting of the core sand grains through the binder. After molding, the resulting casting cores and molded parts are gassed with a reaction gas to form the organic binder through a chemical reaction to harden and thereby give the casting cores and molded parts the necessary dimensional stability.

Eine Gießform 1 wird aus den so in konventioneller Weise bereitgestellten Gießformteilen und -kernen in ebenso bekannter Weise zu einer als so genanntes „Kernpaket“ ausgebildeten Gießform 1 zusammengesetzt. Zusätzlich kann die Gießform 1 aus Stahl oder anderen unzerstörbaren Materialien bestehende Bauteile umfassen. Dazu gehören beispielsweise Kühlkokillen und desgleichen, die in der Gießform 1 angeordnet werden, um durch eine beschleunigte Erstarrung der jeweils mit der Kühlkokille in Berührung kommenden Schmelze eine gerichtete Erstarrung des Gussteils G zu erzielen. A casting mold 1 is assembled from the casting mold parts and cores provided in a conventional manner in a likewise known manner to form a casting mold 1 designed as a so-called “core package”. In addition, the casting mold 1 can comprise components made of steel or other indestructible materials. These include, for example, chills and the like, which are arranged in the casting mold 1 in order to achieve directional solidification of the casting G by accelerated solidification of the melt that comes into contact with the chill.

Die Gießform 1 ist für die gießtechnische Herstellung eines Gussteils G bestimmt, bei dem es sich im vorliegenden Beispiel um ein Zylinderkurbelgehäuse für einen Nutzfahrzeugverbrennungsmotor handelt. The casting mold 1 is intended for the production of a cast part G, which in the present example is a cylinder crankcase for a commercial vehicle internal combustion engine.

Ebenso wird neues Füllmaterial, beispielsweise körniges, insbesondere kugeliges, keramisches Granulat mit einer in konventioneller Weise durch Sieben bestimmten Korngröße von 1,5 - 25 mm, bereitgestellt, das Raumtemperatur (typischerweise 18 - 25 °C) aufweist, wobei Füllgut- Temperaturen von bis zu 45 °C hier praxisgerecht sind. Likewise, new filling material, for example granular, in particular spherical, ceramic granules with a grain size of 1.5-25 mm, determined in a conventional manner by sieving, is provided, which has room temperature (typically 18-25 °C), with filling material temperatures of up to up to 45 °C are practical here.

Im Weiteren können diese Ausgangsmaterialien im Kreislauf wiederverwendet werden, wie nachfolgend erläutert. Furthermore, these starting materials can be reused in the circuit, as explained below.

Die in den Figuren 1 - 8 in verschiedenen Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellte Einrichtung T weist eine Siebplatte 2 auf, auf der die zum Abgießen einer Eisengussschmelze vorbereitete Gießform 1 platziert ist. Die Gießform 1 grenzt einen Formhohlraum 3 gegenüber der Umgebung U ab, in den die Eisengussschmelze abgegossen wird, um das Gussteil G zu bilden. Die Eisenschmelze strömt dabei über ein Anschnittsystem in den Formhohlraum 3, das hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. The device T shown in FIGS. 1-8 in various phases of the method according to the invention has a sieve plate 2 on which the casting mold 1 prepared for pouring an iron cast melt is placed. The casting mold 1 delimits a mold cavity 3 from the environment U into which the cast iron melt is poured to form the casting G . The molten iron flows into the mold cavity 3 via a gating system, which is not shown here for the sake of clarity.

Die Siebplatte 2 ist mit ihrem Rand auf einem umlaufenden Randabsatz 4 eines Sammelbehälters 5 abgestützt. In die umlaufende Aufstandfläche des Randabsatzes 4 ist ein Dichtelement 6 eingearbeitet. The perforated plate 2 is supported with its edge on a circumferential shoulder 4 of a collecting container 5 . A sealing element 6 is incorporated into the circumferential contact surface of the marginal shoulder 4 .

Nachdem die Gießform 1 auf der Siebplatte 2 positioniert ist, wird eine ebenfalls zu der Einrichtung T gehörende Einhausung 7 auf den umlaufenden Randabsatz 4 des Sammelbehälters 5 gesetzt. Die Einhausung 7 ist nach Art einer Flaube ausgebildet und ummantelt die Gießform 1 an ihren äußeren Umfangsflächen 8. Dabei weist der Umfang des von der Einhausung 7 umgrenzten Raums ein Übermaß gegenüber dem Umfang der Gießform 1 auf, so dass nach dem Aufsetzen der Einhausung 7 auf den Siebboden 2 zwischen der äußeren Umfangsfläche der Gießform 1 und der Innenfläche 9 der Einhausung 7 ein Füllraum 10 gebildet ist. Mit ihrem dem Sammelbehälter 5 zugeordneten Rand sitzt die Einhausung 7 auf dem Dichtelement 6, so dass hier ein dichter Abschluss des Füllraums 10 gegenüber der Umgebung U gewährleistet ist. After the casting mold 1 has been positioned on the sieve plate 2, a housing 7, which also belongs to the device T, is placed on the circumferential shoulder 4 of the collecting container 5. The housing 7 is designed in the manner of a flake and encases the casting mold 1 on its outer peripheral surfaces 8. The circumference of the space bounded by the housing 7 is oversized compared to the circumference of the casting mold 1, so that after the housing 7 has been put on the sieve bottom 2 between the outer peripheral surface of the mold 1 and the inner surface 9 of the housing 7, a filling space 10 is formed. With its edge assigned to the collecting container 5, the housing 7 sits on the sealing element 6, so that a tight seal of the filling space 10 with respect to the environment U is ensured here.

Die Einhausung besteht aus einem Blechmaterial, an dessen thermisch isolierenden Eigenschaften keine besonderen Anforderungen gestellt werden. Dabei ist das Blechmaterial in an sich bekannterWeise so ausgelegt, dass es die notwendige Formstabilität der Einhausung 7 gewährleistet. An ihrer Oberseite umgrenzt die Einhausung 7 eine große Öffnung 11 , über die die Gießform 1 mit Eisengussschmelze und der Füllraum 10 mit Füllgut F gefüllt werden kann (Fig. 2). The enclosure consists of a sheet metal material with no special requirements for its thermally insulating properties. The sheet metal material is designed in a manner known per se in such a way that it ensures the necessary dimensional stability of the housing 7 . On its upper side, the housing 7 encloses a large opening 11 through which the casting mold 1 can be filled with molten iron and the filling space 10 with filling material F (FIG. 2).

Zum Befüllen des Füllraums 10 mit dem nicht erhitzten, d.h. mit einer Füllgut-Temperatur, die mindestens gleich der Raumtemperatur ist und höchstens 45 °C beträgt, bereitgestellten Füllgut F wird ein Vorratsbehälter V über der Öffnung 11 positioniert, aus dem man anschließend das untemperierte Füllgut F über ein Verteilsystem 12 in den Füllraum 10 rieseln lässt (Fig. 3). To fill the filling space 10 with the unheated, ie with a filling material temperature that is at least equal to room temperature and is at most 45 ° C, provided filling material F, a storage container V is positioned over the opening 11, from which the untempered filling material F can then trickle through a distribution system 12 into the filling space 10 (Fig. 3).

Wenn der Füllvorgang abgeschlossen ist, kann die in den Füllraum 10 gefüllte Füllgut-Packung erforderlichenfalls verdichtet werden. Anschließend wird ein Deckel 13 auf die Öffnung 11 gesetzt, der ebenfalls eine Öffnung 14 besitzt, über die die Eisengussschmelze in die Gießform 1 gefüllt werden kann (Fig. 4). When the filling process is completed, the filling material pack filled into the filling space 10 can be compacted if necessary. Then a cover 13 is placed on the opening 11, which also has an opening 14 through which the cast iron melt can be filled into the casting mold 1 (FIG. 4).

Anschließend erfolgt der Abguss der Eisengussschmelze in die Gießform 1 (Fig. 5). The cast iron melt is then poured into the casting mold 1 (FIG. 5).

Über einen im unteren Randbereich der Einhausung 7 eingeformten Gaseinlass 15 kann währenddessen sauerstoffhaltige Umgebungsluft in den Füllraum 10 eintreten. Ebenso wird Umgebungsluft, die über einen Zugang 16 in den Sammelbehälter 5 gelangt, durch den Siebboden 2 in den Füllraum 10 gesogen (Fig. 6). Ambient air containing oxygen can meanwhile enter the filling chamber 10 via a gas inlet 15 formed in the lower edge region of the housing 7 . Ambient air, which enters the collection container 5 via an access 16, is also sucked through the perforated bottom 2 into the filling space 10 (FIG. 6).

Die mit dem Abguss der Eisengussschmelze einsetzende gewollte Zerstörung der Gießform 1 und die damit einhergehende Entformung des Gussteils G läuft in zwei Phasen ab. The intentional destruction of the casting mold 1 that begins with the pouring of the molten iron and the associated demolding of the cast part G takes place in two phases.

In der ersten Phase verdampft im Binder enthaltenes Lösemittel. Das aus der Gießform 1 austretende dampfförmige Lösemittel brennt aufgrund der vom Gussteil G abgestrahlten Hitze beim Austreten aus der Gießform 1. Die Verbrennung der aus der Gießform 1 austretenden Binderbestandteile und sonstigen potenziellen Schadstoffe hält ohne weitere Energiezufuhr an, bis kein Binder mehr aus der Gießform 1 ausdampft. Die dann möglicherweise immer noch aus der Gießform 1 austretenden dampfförmigen Stoffe werden durch die im Füllraum 10 herrschende hohe Temperatur oxidiert oder in andererWeise unschädlich gemacht. In the first phase, the solvent contained in the binder evaporates. The vaporous solvent escaping from the casting mold 1 burns as it exits the casting mold 1 due to the heat radiated by the cast part G. The combustion of the binder components and other potential pollutants escaping from the casting mold 1 continues without any further supply of energy until no more binder can be discharged from the casting mold 1 evaporates. The then possibly still emerging from the mold 1 vaporous substances are oxidized by the high temperature prevailing in the filling chamber 10 or rendered harmless in some other way.

Ebenso tragen zur Vollständigkeit der Verbrennung der aus der Gießform 1 tretenden Gase die sauerstoffhaltigen, aus Umgebungsluft gebildeten Gasströme S1,S2 bei, die über den Gaseinlass 15 und den Siebboden 2 in den Füllraum 10 der Einhausung 7 gelangen. The oxygen-containing gas streams S1, S2 formed from ambient air, which reach the filling space 10 of the housing 7 via the gas inlet 15 and the sieve bottom 2, also contribute to the complete combustion of the gases emerging from the casting mold 1.

Da die Schüttdichte des Füllguts F so niedrig ist, dass auch nach einer Verdichtung eine gute Gasdurchlässigkeit des im Füllraum 10 vorhandenen Füllgut-Pakets gewährleistet ist, ist eine gute Durchmischung der aus der Gießform 1 austretenden Gase mit dem Sauerstoff für seine Verbrennung bereitstellenden Gasströme S1,S2 gewährleistet. Gleichzeitig stützt die Füllgut-Packung im Füllraum 10 die Gießform 1 an ihren Umfangsflächen 8 und verhindert so ein Durchbrechen der Eisengussschmelze aus der Gießform 1. Since the bulk density of the filling material F is so low that good gas permeability of the filling material package present in the filling chamber 10 is ensured even after compression, good mixing of the gases emerging from the casting mold 1 with the gas streams S1, which provide oxygen for its combustion, is S2 guaranteed. At the same time, the filling material pack in the filling space 10 supports the casting mold 1 on its peripheral surfaces 8 and thus prevents the cast iron melt from breaking through from the casting mold 1.

Die Formteile und Kerne der Gießform 1 zerfallen in Bruchstücke B oder einzelne Sandkörner, die durch den Siebboden 2 in den Sammelbehälter 5 fallen und dort gesammelt werden. Abhängig vom Fortschritt der Zerstörung der Gießform 1 kann der Siebboden 2 dabei so geöffnet werden, dass auch Füllgut F in den Sammelbehälter 5 gelangt (Fig. 7). The mold parts and cores of the casting mold 1 disintegrate into fragments B or individual grains of sand, which fall through the sieve bottom 2 into the collection container 5 and are collected there. Depending on the progress of the destruction of the casting mold 1, the perforated bottom 2 can be opened in such a way that filling material F also reaches the collection container 5 (FIG. 7).

Der Fortschritt der Zerstörung der Gießform 1 und der Erstarrungsverlauf der in die Gießform 1 gegossenen Eisengussschmelze sind so aneinander angepasst, dass das Gussteil G ausreichend erstarrt ist, wenn der Zerfall der Gießform 1 einsetzt. Die geringe Temperatur des Füllguts F trägt hier dazu bei, dass die Gießform 1 und mit ihr das Gussteil G schnell abkühlen. Auf diese Weise wird eine besonders gute Maßhaltigkeit des Gussteils G erzielt. Nachdem die Gießform 1 im Wesentlichen vollständig zerfallen ist, wird der Sammelbehälter 5 mit dem in ihm enthaltenen Formstoff-Füllgut-Gemisch von dem Siebboden 2 getrennt und die Einhausung 7 ebenfalls vom Siebboden 2 abgenommen (Fig. 8). Das weitestgehend entsandete Gussteil G ist nun frei zugänglich und kann in einem hierzu vorgesehenen tunnelartigen Raum 17 kontrolliert abgekühlt werden (Fig. 9). The progress of the destruction of the casting mold 1 and the course of solidification of the molten iron poured into the casting mold 1 are matched with each other so that the casting G is sufficiently solidified when the casting mold 1 starts to collapse. The low temperature of the filling material F contributes here to the fact that the casting mold 1 and with it the cast part G cool down quickly. In this way, a particularly good dimensional accuracy of the casting G is achieved. After the casting mold 1 has essentially completely disintegrated, the collection container 5 with the mold material/filling material mixture it contains is separated from the sieve bottom 2 and the housing 7 is also removed from the sieve bottom 2 (FIG. 8). The largely desanded cast part G is now freely accessible and can be cooled in a controlled manner in a tunnel-like space 17 provided for this purpose (FIG. 9).

Das Gussteil G hat aufgrund des Prozesses eine hohe Temperatur beim Entnehmen, bei dem die Austenit-Umwandlung noch nicht abgeschlossen ist und eine schnelle Abkühlung zu Eigenspannungen und damit zu Rissen führen würde. Aus diesem Grund wird das Gussteil G in einem Abkühltunnel 17 langsam entsprechend der Glühkurven beim Spannungsarmglühen abgekühlt. Die zugeführte Kühlluft wird so bemessen, dass das Abkühlprofil produktspezifisch erreicht wird. Due to the process, the casting G has a high temperature when it is removed, in which the austenite transformation is not yet complete and rapid cooling would lead to residual stresses and thus cracks. For this reason, the cast part G is slowly cooled in a cooling tunnel 17 according to the annealing curves during stress-relief annealing. The cooling air supplied is measured in such a way that the cooling profile is achieved in a product-specific manner.

Das im Sammelbehälter 5 gesammelte, nach wie vor heiße Gemisch aus Füllgut F, Kernsand und Bruchstücken B wird in der in der WO 2016/016035 A1 beschriebenen Weise aufbereitet. The still hot mixture of filling material F, core sand and fragments B collected in the collection container 5 is processed in the manner described in WO 2016/016035 A1.

Der durch die Aufbereitung erhaltene Kernsand wird zur Erzeugung neuer Gießformteile und -kerne bereitgestellt. The core sand obtained as a result of the processing is made available for the production of new casting mold parts and cores.

Das durch die Aufbereitung erhaltene Füllgut F wird an Luft ohne zusätzliche Energiezufuhr auf Raumtemperatur abgekühlt und für eine erneute Befüllung des Füllraums 10 in dem Vorratsbehälter V gelagert. The filling material F obtained by the processing is cooled to room temperature in air without any additional supply of energy and stored in the storage container V for refilling the filling space 10 .

Die Erfindung stellt somit ein Verfahren zum Gießen von Gussteilen (G) zur Verfügung, bei dem eine Metallschmelze in eine Gießform 1 abgegossen wird, wobei die Gießform 1 als verlorene Form aus einem oder mehreren Gießformteilen oder -kernen besteht, die aus einem Formstoff geformt sind, der aus einem Kernsand, einem Binder und optional einem oder mehreren Zusätzen zur Einstellung bestimmter Eigenschaften des Formstoffs besteht. Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird The invention thus provides a method for casting castings (G), in which molten metal is poured into a casting mold 1, the casting mold 1 being a lost mold consisting of one or more casting mold parts or cores which are formed from a molding material , which consists of a core sand, a binder and optionally one or more additives for setting certain Properties of the molding material. In the course of the method according to the invention

- die jeweilige Gießform 1 bereitgestellt, - provided the respective mold 1,

- die Gießform 1 in ein Gehäuse 7 unter Ausbildung eines Füllraums 10 zwischen mindestens einem Innenflächenabschnitt 9 des Gehäuses 7 und einem zugeordneten Außenflächenabschnitt 8 der Gießform 1 eingehaust, - The casting mold 1 is housed in a housing 7, forming a filling space 10 between at least one inner surface section 9 of the housing 7 and an associated outer surface section 8 of the casting mold 1,

- der Füllraum 10 mit einem rieselfähigem Füllgut F gefüllt, das eine so geringe Schüttdichte besitzt, dass die nach dem Befüllen des Füllraums 10 dort aus dem Füllgut F gebildete Füllgutpackung von einer Gasströmung S1,S2 durchströmbar ist, und - the filling space 10 is filled with a free-flowing filling material F, which has such a low bulk density that the filling material packaging formed there from the filling material F after filling the filling space 10 can be flowed through by a gas flow S1, S2, and

- die Metallschmelze in die Gießform 1 abgegossen, wobei die Gießform 1 einhergehend mit dem Eingießen der Metallschmelze beginnt, Wärme abzustrahlen, die Folge des durch die heiße Metallschmelze bewirkten Wärmeeintrags ist, und wobei in Folge des durch die Metallschmelze bewirkten Wärmeeintrags der Binder des Formstoffs zu verdampfen und zu verbrennen beginnt, so dass er seine Wirkung verliert und die Gießform 1 in Bruchstücke B zerfällt. - the molten metal is poured into the casting mold 1, with the casting mold 1 accompanying the pouring of the molten metal beginning to radiate heat, which is the result of the heat input caused by the hot molten metal, and the binder of the mold material increases as a result of the heat input caused by the molten metal vaporize and start to burn so that it loses its effect and the mold 1 breaks up into fragments B.

Indem erfindungsgemäß das Füllgut F beim Einfüllen in den Füllraum 10 eine Füllgut-Temperatur aufweist, die kleiner 100 °C ist, lässt sich bei vermindertem Aufwand die schnelle und energieeffiziente Zersetzung der Gießform 1 erzielen. BEZUGSZEICHEN By virtue of the fact that, according to the invention, the filling material F has a filling material temperature of less than 100° C. when it is filled into the filling chamber 10, the rapid and energy-efficient decomposition of the casting mold 1 can be achieved with reduced effort. REFERENCE MARKS

1 Gießform 1 mold

2 Siebplatte 2 sieve plate

3 Formhohlraum 3 mold cavity

4 umlaufender Randabsatz 4 peripheral heel

5 Sammelbehälter 5 collection containers

6 Dichtelement 6 sealing element

7 Einhausung (Gehäuse) 7 enclosure (housing)

8 Umfangsflächen der Gießform 18 peripheral surfaces of the mold 1

9 Innenfläche der Einhausung 79 inner surface of the enclosure 7

10 Füllraum 10 filling space

11 Öffnung der Einhausung 11 Opening of the enclosure

12 Verteilsystem 12 distribution system

13 Deckel 13 lids

14 Öffnung des Deckels 13 14 Cover opening 13

15 Gaseinlass 15 gas inlet

16 Zugang 16 access

17 Abkühltunnel 17 cooling tunnel

B Bruchstücke B fragments

F Füllgut F product

G Gussteil G casting

S1,S2 sauerstoffhaltige Gasströme T Einrichtung S1,S2 oxygen containing gas streams T facility

U Umgebung U environment

V Vorratsbehälter V reservoir

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS

1. Verfahren zum Gießen von Gussteilen (G), bei dem eine Metallschmelze in eine Gießform (1) abgegossen wird, die einen das zu erzeugende Gussteil abbildenden Hohlraum (3) umschließt, wobei die Gießform (1) als verlorene Form aus einem oder mehreren Gießformteilen oder -kernen besteht, die aus einem Formstoff geformt sind, der aus einem Kernsand, einem Binder und optional einem oder mehreren Zusätzen zur Einstellung bestimmter Eigenschaften des Formstoffs besteht, umfassend folgende Arbeitsschritte: 1. A method for casting castings (G), in which a metal melt is poured into a casting mold (1) which encloses a cavity (3) depicting the casting to be produced, the casting mold (1) being a lost form of one or more Casting mold parts or cores, which are formed from a molding material, which consists of a core sand, a binder and optionally one or more additives for setting certain properties of the molding material, comprising the following work steps:

- Bereitstellen der Gießform (1); - Providing the mold (1);

- Einhausen der Gießform (1 ) in ein Gehäuse (7) unter Ausbildung eines Füllraums (10) zwischen mindestens einem Innenflächenabschnitt (9) des Gehäuses (7) und einem zugeordneten Außenflächenabschnitt (8) der Gießform (1); - Housing the mold (1) in a housing (7) to form a filling space (10) between at least one inner surface section (9) of the housing (7) and an associated outer surface section (8) of the mold (1);

- Befüllen des Füllraums (10) mit einem rieselfähigen Füllgut (F), wobei das in den Füllraum (10) gefüllte Füllgut (F) eine so geringe Schüttdichte besitzt, dass die nach dem Befüllen des Füllraums (10) dort aus dem Füllgut (F) gebildete Füllgutpackung von einer Gasströmung (S1,S2) durchström bar ist; und - Filling the filling space (10) with a free-flowing filling material (F), the filling material (F) filled into the filling space (10) having such a low bulk density that after the filling space (10) has been filled there from the filling material (F ) a gas flow (S1, S2) can flow through the product packaging formed; and

- Abgießen der Metallschmelze in die Gießform (1 ), - Pouring the molten metal into the mold (1),

- wobei die Gießform (1) einhergehend mit dem Eingießen der Metallschmelze beginnt, Wärme abzustrahlen, die Folge des durch die heiße Metallschmelze bewirkten Wärmeeintrags ist, und - wherein the casting mold (1) begins to radiate heat as the molten metal is poured in, as a result of the heat input caused by the hot molten metal, and

- wobei in Folge des durch die Metallschmelze bewirkten Wärmeeintrags der Binder des Formstoffs zu verdampfen und zu verbrennen beginnt, so dass er seine Wirkung verliert und die Gießform (1) in Bruchstücke (B) zerfällt, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllgut (F) beim Einfüllen in den Füllraum (10) eine Füllgut-Temperatur aufweist, die kleiner 100 °C ist. - Wherein as a result of the heat input caused by the molten metal to evaporate and to the binder of the molding material begins to burn, so that it loses its effect and the casting mold (1) breaks up into fragments (B), characterized in that the filling material (F) has a filling material temperature of less than 100 °C when it is filled into the filling space (10). is.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllgut-Temperatur beim Einfüllen des Füllguts (F) in den Füllraum (10) höchstens 45 °C beträgt.. 2. The method according to claim 1, characterized in that the filling material temperature when filling the filling material (F) into the filling space (10) is at most 45 °C.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Füllguts (F) mindestens gleich der Raumtemperatur ist. 3. The method according to claim 1, characterized in that the temperature of the filling material (F) is at least equal to room temperature.