DE102004033053A1 - Production of a metal cast part, especially made from an aluminum alloy, comprises pouring a casting metal into a mold having several cores made from different core materials, quenching and separating the core material and cast part - Google Patents

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Abstract

Production of a metal cast part, especially made from an aluminum alloy, comprises pouring a casting metal into a mold having several cores made from at least two different core materials, quenching the cast part in a quenching liquid and separating the core material and the metal cast part. At least one of the core materials is made from a foundry sand bound using an inorganic binder.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallgussteils, insbesondere eines Gussteils aus einer Aluminiumlegierung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for producing a metal casting, in particular a casting of an aluminum alloy according to the preamble of claim 1.

Zu den üblichen Gusstechnologien zur Herstellung von Metallgussteilen gehören die Verfahren des Sandgusses, Kokillengusses und des Feingusses. Je nach Gussverfahren werden dabei unterschiedliche Gussformen verwendet. So besteht die Form beim Sandguss in der Regel aus Formsand, der durch organische Bindemittel zusammengehalten wird. Zu den typischerweise nach diesem Verfahren verarbeiteten Metallen gehören die Eisen-Gusslegierungen, z.B. Grauguss. Beim Feinguss werden üblicherweise gebrannte keramische Gussformen hergestellt, wobei im Allgemeinen das Wachsausschmelzverfahren zur Erzeugung von Hohlformen Verwendung findet. Aluminiumlegierungen gehören zu den häufig nach diesem Verfahren verarbeiteten Metallen.To the usual Casting technologies for the production of metal castings include the Process of sand casting, chill casting and precision casting. ever By casting method, different molds are used. Thus, the sand casting mold is usually made of molding sand, the is held together by organic binders. To the typically metals processed by this process include the cast iron alloys, e.g. Gray cast iron. In investment casting are usually fired ceramic Molds produced, which is generally the lost wax process used for the production of molds. aluminum alloys belong to often metals processed by this process.

Bei den aufgeführten Gussverfahren können die Gussformen einteilig oder aus mehreren Kernen zusammengesetzt sein, wobei häufig zwischen Außenkernen und Innenkernen unterschieden wird. Innenkerne dienen beispielsweise zur Erzeugung von Hohlräumen und Hinterschneidungen in den Gussteilen.at the listed Casting methods can the Casting molds in one piece or composed of several cores, being common between outer cores and inner cores. Inner cores, for example, serve for the generation of cavities and undercuts in the castings.

Nach dem Abgießen wird der Guss, der durch die Gussform und den darin enthaltenen Metallgusskörper (Gusskörper) in der Regel langsam bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Hierauf wird die Gussform mechanisch vom Gusskörper entfernt, beispielsweise durch Abschlagen oder Sandstrahlen.To the pouring becomes the font that flows through the mold and its contained Cast metal body (Casting) usually cooled slowly to room temperature. hereupon The mold is removed mechanically from the casting, for example by knocking off or sandblasting.

Das Abkühlen erfolgt langsam, damit die abkühlungsbedingte Kontraktion des Gusskörpers in der festen Gussform gleichmäßig erfolgen kann, so dass keine Verspannungen des Gussteils auftreten. Bei vielen Gusslegierungen, beispielsweise auch bei den meisten Al-Legierungen, ist nach dem Guss eine thermische Nachbehandlung in Form von Lösungsglühen und Auslagerung (Tempern) notwendig, um eine für die gewünschten mechanischen Eigenschaften erforderliche Gefügestruktur bzw. Phasenzusammensetzung einzustellen. In der Regel wird die gewünschte Phasenzusammensetzung durch Hochtemperaturphasen der entsprechenden Legierungszusammensetzung gebildet, die durch das Lösungsglühen gebildet und das Auslagern bei wesentlich niedrigerer Temperatur stabilisiert wird.The cooling down takes place slowly so that the cooling Contraction of the casting evenly in the solid mold can, so that no tension of the casting occur. In many Cast alloys, for example also with most Al alloys, is after casting a thermal treatment in the form of solution annealing and Removal (annealing) necessary to obtain one for the desired mechanical properties required microstructure or phase composition. In general, the desired phase composition by high temperature phases of the corresponding alloy composition formed by the solution annealing and stabilizing the aging at a much lower temperature becomes.

Aus der DE 100 16 187 C2 ist ein Metallgussverfahren durch Sansguss oder Kokillenguss zur Herstellung von Aluminiumbauteilen bekannt. Dabei wird in einer Variante das Gussteil nach Abkühlen zusammen mit dem anhaftenden Formsand lösungsgeglüht. Beim Lösungsglühen wird der Formsand rieselfähig und vor dem darauffolgenden Abschrecken in einem Abschreckbad mechanisch entfernt. Vor dem Abschrecken werden ausgewählte Bereiche des Gussteils selektiv vorgekühlt.From the DE 100 16 187 C2 is a metal casting process by casting or chill casting for the production of aluminum components known. In one variant, the casting is solution annealed after cooling together with the adhering molding sand. In the solution heat treatment, the molding sand is free-flowing and mechanically removed before the subsequent quenching in a quench bath. Prior to quenching, selected portions of the casting are selectively pre-cooled.

Die bekannten Gießverfahren haben den Nachteil, dass die Formkerne nur aufwendig mechanisch entfernt werden können und zur Einstellung der gewünschten Gefüge- und Phasenzusammensetzung die zwei thermischen Verfahrensschritte Lösungsglühen und Tempern durchgeführt werden müssen. Des Weiteren ist der Formsand nach dem Abtrennen vom Gussteil nicht mehr wieder verwendbar.The known casting method have the disadvantage that the mandrels are expensive mechanically can be removed and to set the desired Structure- and phase composition the two thermal process steps solution annealing and Annealing performed Need to become. Furthermore, the molding sand after separation from the casting is not more reusable.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Gussverfahren bereit zu stellen, das das Entfernen der Formkerne vereinfacht, die Temperaturnachbehandlung des Metallgusskörpers vereinfacht, sowie die Wiederverwendbarkeit des Kernmaterials erleichtert.It It is therefore an object of the invention to provide a casting method, which simplifies the removal of the mandrels, the temperature aftertreatment of the metal casting simplifies and facilitates the reusability of the core material.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Metallgussteils, insbesondere aus Aluminiumlegierung, mit einer Gießform aus einem Kernpaket umfassend die Schritte Zusammensetzen der Gießform aus mehreren Kernen aus mindestens zwei unterschiedlichen Kernmaterialien, Abgießen von Gussmetall, Abschrecken des Gusses in einer Abschreckflüssigkeit und Trennen von Kernmaterial und Metallgussteil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, sowie einer Gießform für den Metallguss aus einem Kernpaket mit Kernen aus mindestens zwei unterschiedlichen Kernmaterialien mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 12.The Task is solved by a method for producing a metal casting, in particular from Aluminum alloy, comprising a casting mold of a core package the steps assemble the mold from multiple cores at least two different nuclear materials, pouring of Cast metal, quenching the casting in a quench liquid and separating core material and metal casting with the characterizing features of claim 1, and a casting mold for casting metal from a Core package with cores of at least two different core materials with the characterizing features of claim 12.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit eng verwandt mit den beiden Gießverfahren des Feingusses und des Sandgusses. Im Gegensatz zu diesen einzelnen Verfahren werden jedoch im erfindungsgemäßen Verfahren unterschiedliche Arten von Kernen zu einem Kernpaket zusammengefasst, um eine Gießform aus mehreren Kernen aus mindestens zwei unterschiedlichen Kernmaterialien zu bilden. Dabei wird zumindest eines der Kernmaterialien durch mittels anorganischen Bindemittels gebundenen Formsand gebildet. Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Guss vor dem Abkühlen mit einer Abschreckflüssigkeit abgeschreckt wird. Dabei wird zumindest der mindestens eine Kern, welcher den durch anorganisches Bindemittel gebundenen Formsand enthält, zerstört und durch Einwirkung des Abschreckens und der Abschreckflüssigkeit zum überwiegenden Teil in feine Partikel zerlegt. Der Formsand-Kern wird hierdurch in einfacher Weise von dem Gussteil entfernt. Die feinen Partikel werden durch den Formsand und zum Teil noch gebundene Aggregate aus Formsand gebildet.The inventive method is thus closely related to the two casting methods of investment casting and sand casting. However, in contrast to these individual methods, in the method according to the invention different types of cores are combined to form a core package in order to form a casting mold from a plurality of cores of at least two different core materials. In this case, at least one of the core materials is formed by bonded by inorganic binder molding sand. Further, the invention provides that the casting is quenched before cooling with a quench liquid. In this case, at least the at least one core which contains the molding sand bound by an inorganic binder is destroyed and, for the most part, decomposed into fine particles by the action of the quenching and the quenching liquid. Of the As a result, molding sand core is removed in a simple manner from the casting. The fine particles are formed by the molding sand and some still bound aggregates of molding sand.

Das Abschrecken des Gussteils hat den Vorteil, dass die der Gusstemperatur entsprechende Phasenzusammensetzung zum Großteil erhalten bleibt. Dadurch lässt sich der üblicherweise durchzuführende Verfahrensschritt des Lösungsglühens einsparen. Statt des Lösungsglühens kann sofort mit dem Tempern des Gussteils begonnen werden.The Quenching the casting has the advantage of having the casting temperature corresponding phase composition is largely retained. Thereby let yourself the usual to be performed Save process step of solution annealing. Instead of Lösungsglühens can be started immediately with the annealing of the casting.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt in der erfindungsgemäßen Kombination aus Abschrecken und dem anorganisch gebundenen Formsand-Kern, welche dazu führt, dass der Formsand-Kern im wesentlichen ohne äußere mechanische Behandlung zerfällt und sich somit vom Gussteil selbständig ablöst.One Another advantage of the method lies in the combination according to the invention quenching and the inorganically bound foundry sand core, which causes that the foundry sand core substantially without external mechanical treatment decays and thus independently detached from the casting.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass der Formsand ohne größeren Aufwand wiedergewonnen und zur erneuten Kernherstellung wieder verwendet werden kann.One Another advantage of the method is that the molding sand without much effort recovered and reused for re-core production can be.

Die Gussform sollte möglichst große Anteile an Formsand-Kernen aufweisen. Erfindungsgemäß sind jedoch neben diesen Kernen auch weitere Kernmaterialien vorgesehen, die aus den üblichen Materialien des Sand- oder Feingusses bestehen. Diese weiteren Kernmaterialien werden dort eingesetzt, wo die mechanischen und gießtechnologischen Eigenschaften der Formsand-Kerne nicht mehr ausreichen. Beide Kern-Typen können somit sowohl als Innenkerne als auch als Außenkerne Verwendung finden.The Casting should be as possible size Proportions of foundry sand cores exhibit. However, according to the invention in addition to these cores also provided more core materials, the from the usual Materials of sand or investment casting exist. These other core materials are used where the mechanical and casting technology Properties of the molding sand cores are no longer sufficient. Both core types can thus be used as inner cores as well as outer cores use.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eines der Kernmaterialien durch mittels anorganischen Bindemittels gebundenen Formsand gebildet wird und der hierdurch gebildete Kern beim Abschrecken in der Abschreckflüssigkeit zum überwiegenden Teil in feine Partikel zerfällt. Wesentlich ist dabei, dass die Bindekraft dieses anorganischen Binders, insbesondere unter Einwirkung des Abschreckmediums, deutlich geringer ist, als die Bindekraft bei den weiteren Kernmaterialien.The inventive method is characterized by the fact that at least one of the core materials formed by means of inorganic binder bound molding sand and the core formed thereby quenching in the quench liquid for the most part Part breaks down into fine particles. It is essential that the binding power of this inorganic binder, especially under the action of the quenching medium, significantly lower is, than the binding force in the other core materials.

Das Verfahren zur Herstellung eines geeigneten Formsandkerns ist im Prinzip bekannt. Das Verfahren sieht vor, den Formsand mit dem Binder trocken zu vermischen, wobei auch unterschiedliche Zuschlagstoffe zugegeben werden können. Der Formsand wird beispielsweise durch SiO2, ZrO2, ZrSiO4, Al2O3 und/oder Schamotte gebildet. Als Bindemittel ist erfindungsgemäß ein anorganisches Bindemittel vorgesehen. Gegenüber den organischen Bindemitteln zeichnet sich das anorganische Bindemittel dadurch aus, dass es bei der Erwärmung auf Gießtemperatur keine gasförmigen Zersetzungsprodukte entwickelt. Insbesondere tritt beim anorganischen Bindemittel im Gegensatz zu den organischen keine festigkeitsverringernde thermische Zersetzung bei Erwärmung auf Gießtemperatur auf. Die erfindungsgemäßen Bindemittel zeigen vielmehr bei der Erwärmung eine Steigerung der Festigkeit auf.The process for producing a suitable molding sand core is known in principle. The method provides to dry mix the molding sand with the binder, whereby also different additives can be added. The molding sand is formed for example by SiO 2 , ZrO 2 , ZrSiO 4 , Al 2 O 3 and / or chamotte. As binder according to the invention an inorganic binder is provided. Compared to organic binders, the inorganic binder is characterized in that it does not develop gaseous decomposition products when heated to casting temperature. In particular, occurs in the inorganic binder, in contrast to the organic no strength-reducing thermal decomposition on heating to casting temperature. On the contrary, the binders according to the invention show an increase in the strength upon heating.

Erfindungsgemäß sind daher solche anorganischen Bindemittel vorgesehen, die sich bei Gusstemperatur nicht zersetzten. Dabei ist es durchaus möglich, dass der anorganische Binder durch Trockungs- und Calcinierungsprozesse Wasser, CO2 oder andere gasförmige Substanzen abspaltet. Da hierdurch lediglich weitere anorganische Stoffe gebildet werden ist hierunter keine Zersetzung zu verstehen.According to the invention, therefore, such inorganic binders are provided which do not decompose at the casting temperature. It is quite possible that the inorganic binder by means of drying and calcination processes splits off water, CO 2 or other gaseous substances. Since this only further inorganic substances are formed by this no decomposition is to be understood.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das anorganische Bindemittel durch ein hydraulisch lösbares Bindemittel gebildet, so dass sich die Bindung des Formsands im Formsand-Kern durch Einwirkung von Wasser wieder lösen lässt.In A particularly preferred embodiment of the invention is the inorganic binder formed by a hydraulically releasable binder, so that the bond of the molding sand in the molding sand core by action dissolve again from water leaves.

Besonders geeignete anorganische Bindemittel können in ihrer Kristallstruktur reversibel Wasser einlagern, wobei sich die wasserhaltige Modifikation durch eine Trockenbehandlung in eine wasserfreie bzw. wasserarme Modifikation umwandeln lässt.Especially suitable inorganic binders may be in their crystal structure Store reversibly water, taking care of the hydrous modification by a dry treatment in an anhydrous or low-water Convert modification.

Verfahrensgemäß ist vorgesehen, dass die Mischung aus Formsand, anorganischem Binder und gegebenenfalls Zuschlagstoffen mit Wasser oder einem wässrigen Lösungsmittel zu einer bildbaren Masse angemischt wird. Hieraus wird der Formkern gegossen, gespritzt oder anderweitig geformt. Die Verfestigung der Masse erfolgt durch Trocknung, wobei der anorganische Binder bevorzugt zumindest einen Teil seines chemisch gebundenen Wassers abgibt.According to the method is provided that the mixture of molding sand, inorganic binder and optionally Additives with water or an aqueous solvent to a formable mass is mixed. From this, the mold core is poured, sprayed or otherwise shaped. The solidification of the mass is carried out by drying, wherein the inorganic binder preferably at least a part of its chemically bound water.

Zu den erfindungsgemäß besonders bevorzugten anorganischen Bindemitteln gehören Magnesiumsulfat, Calciumsulfat (Gips), und/oder Alumosilikat-Schichtmineralien, insbesondere Montmorrilonit oder Bentonit.To the invention particularly preferred inorganic binders include magnesium sulfate, calcium sulfate (Gypsum), and / or aluminosilicate layer minerals, in particular montmorillonite or Bentonite.

Die Trockenbehandlung erfolgt üblicherweise in Trockenöfen bei Temperaturen oberhalb ca. 80°C. Bevorzugt werden Temperaturen oberhalb 100°C eingestellt. Durch die wasserentziehende Trockenbehandlung wird das Bindemittel ausgehärtet.The Dry treatment usually takes place in drying ovens at temperatures above approx. 80 ° C. Preferably, temperatures above 100 ° C are set. By the dehydrating Dry treatment, the binder is cured.

Neben der Erhitzung sind aber auch andere Trockenbehandlungen geeignet die scharf genug sind zumindest teilweise das chemisch gebundene Wasser des anorganischen Binders zu entfernen. Hierzu zählt unter anderem die Gefriertrocknung, oder ein Lösungsmittelaustausch.In addition to heating, however, other dry treatments are also suitable which are sharp enough to at least partially remove the chemically bound water of the inorganic binder. These include, among others, freeze-drying, or a solvent exchange.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Binder ein hydraulisch lösbarer anorganischer Binder ist und die Abschreckflüssigkeit zumindest teilweise durch Wasser gebildet wird. Hierdurch wird bewirkt, dass sich der anorganische hydraulisch lösbare Binder in Gegenwart der Abschreckflüssigkeit wieder löst. Der Effekt der hydrolytischen Lösung des Binders und der Thermoschock des Abschreckens ergänzen sich in vorteilhafter Weise und führen zu einem sehr schnellen und vollständigen Zerfallen des Formsand-Kerns. Je nach Binder, Abschreckbedingung und Einwirkdauer der Flüssigkeit zerfällt der Formsand-Kern in kleine Partikel und/oder in die ursprünglich verwendeten Sand-Partikel. Bevorzugt wird durch das wasserhaltige Abschreckmedium beim Abschrecken eine Auflösung des überwiegenden Teils des hydraulisch lösbaren Bindemittels bewirkt.In A preferred embodiment of the invention provides that the binder a hydraulically detachable inorganic binder and the quench liquid at least partially is formed by water. This causes the inorganic hydraulically detachable Triggers binder in the presence of quenching liquid again. Of the Effect of the hydrolytic solution of the binder and the thermal shock of the quenching complement each other in an advantageous manner and lead to a very rapid and complete disintegration of the molding sand core. Depending on the binder, quenching condition and duration of the liquid decays the molding sand core into small particles and / or the sand particles originally used. Preference is given by the water-containing quenching medium during quenching a resolution of the predominant Part of the hydraulically detachable Binder causes.

Zu den bevorzugten wasserhaltigen Abschreckflüssigkeiten gehören Wasser, wässrige Lösungen mit mehrwertigen Alkoholen, oder wässrige Polyalkohollösungen.To the preferred aqueous quench liquids include water, aqueous solutions with polyhydric alcohols, or aqueous polyalcohol solutions.

In einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante geht das hydraulisch lösbare Bindemittel unter Einwirkung der Abschreckflüssigkeit dabei vollständig in Lösung. Dies kann beispielsweise mit Magnesiumsulfat als Bindemittel erreicht werde. Das Bindemittel kann dann in einfacher Weise in gelöster Form, beziehungsweise zusammen mit dem flüssigen Abschreckmittel von den weiteren Kernmaterialien abgetrennt werden.In a particularly preferred variant of the method is hydraulically releasable Binder under the action of quenching while completely in Solution. This can be achieved, for example, with magnesium sulfate as a binder will. The binder can then be dissolved in a simple manner in dissolved form, or together with the liquid quenching agent of the other core materials are separated.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Gießform aus Kernen unterschiedlichen Materials aufgebaut ist. Wesentlich ist, dass dabei einer der Kerne durch das Abschrecken zu feinen Partikeln zerfällt, während die Kerne aus den hiervon verschiedenen Materialien dieses Verhalten nicht aufzeigen müssen. Typischerweise bleiben der oder die weiteren Kerne durch das Abschrecken unzerstört oder zerbrechen in wenige grobe Stücke, zerfallen aber nicht in feine Partikel. Besonders bevorzugt bleibt zumindest einer der mehreren Kerne beim Abschrecken formgetreu erhalten. Das entsprechende Kernmaterial umfasst dabei bevorzugt keinen hydrolysierbaren, beziehungsweise hydraulisch wiederlösbaren anorganischen Binder. Bei diesen Kernmaterialien kommen beispielsweise organische Binder und/oder anorganische Binder auf der Basis von Silikaten zum Einsatz.According to the invention, it is provided that the mold composed of cores of different material. Essential is that while doing one of the cores by quenching too fine Particles decays, while the cores from the different materials this behavior do not have to show. Typically, the remaining core (s) will remain by quenching undestroyed or break into a few rough pieces, but do not disintegrate into fine particles. At least one of the more preferably remains Keep cores faithfully while quenching. The corresponding core material in this case preferably does not comprise any hydrolyzable, or hydraulically releasable inorganic Binder. For example, organic materials are used in these core materials Binders and / or inorganic binders based on silicates for use.

In einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird die Abschreckflüssigkeit dazu genutzt das Metallgussteil einer Auslagerungsbehandlung zu unterziehen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Auslagerungstemperatur vergleichsweise niedrig ist, so dass die Abschreckflüssigkeit dieser Temperatur unbeschadet auch für längere Zeit ausgesetzt werden kann. Bevorzugt wird die Temperatur der Abschreckflüssigkeit zur Auslagerungsbehandlung zwischen 100 und 230°C gehalten. Zweckmäßigerweise wird die Auslagerung dabei nicht im Abschreckbecken sondern in separaten Wannen oder Auslagerungsvorrichtungen durchgeführt. Dabei spielt es keine Rolle, ob sich der Wassergehalt der Abschreckflüssigkeit unter der Temperatureinwirkung ändert.In Another preferred variant of the method is the quench liquid used to the metal casting to outsourcing treatment undergo. This is especially advantageous when the aging temperature is relatively low, so that the quenching liquid be exposed to this temperature without damage for a long time can. The temperature of the quenching liquid is preferred held for Auslagerungsbehandlung between 100 and 230 ° C. Appropriately, will the outsourcing not in the quenching tank but in separate Tubs or paging devices performed. It does not matter Role, whether the water content of the quenching liquid changes under the influence of temperature.

In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens werden die unterschiedlichen Kernmaterialien in der Abschreckflüssigkeit voneinander getrennt. dazu kann die unterschiedliche Größe beziehungsweise Partikelgröße der aus den abgeschreckten Kernen gebildeten Partikel genutzt werden. Während der Formsand-Kern im wesentlichen vollständig in die Partikel des Formsand oder feine Aggregate hieraus zerfällt, liegen die anderen Kernmaterialien als grobe Fragmente oder auch in unveränderter Größe des Kerns vor. Die Trennung kann beispielsweise durch Klassieren oder Sieben erfolgen. Hierdurch lassen sich der Formsand und gegebenenfalls auch die unzerstörten Kerne in einfacher Weise zurückgewinnen und wieder verwenden.In a preferred embodiment of the invention of the process become the different core materials in the quenching separated from each other. this can be the different size or Particle size of out the particles formed in the quenched cores are used. During the Molding sand core substantially completely in the particles of molding sand or fine aggregates decompose from this, are the other nuclear materials as coarse fragments or in unchanged size of the nucleus. The separation can be done, for example, by classifying or sieving. hereby can be the foundry sand and possibly also the undamaged cores recover in a simple way and use again.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Gießform, welche für das erfindungsgemäße Verfahren für den Metallguss besonders gut geeignet ist.One Another aspect of the invention relates to a mold, which for the inventive method for the Cast metal is particularly well suited.

Erfindungsgemäß ist eine Gießform aus einem Kernpaket mit Kernen aus mindestens zwei unterschiedlichen Kernmaterialien vorgesehen, wobei mindestens eines der Kernmaterialien aus thermoschockbeständiger Keramik gebildet ist und mindestens ein anderes Kernmaterial aus mittels hydrolytisch wiederlösbarem anorganischem Bindemittel gebundenem Formsand besteht.According to the invention is a mold from a core package with cores from at least two different ones Core materials provided, wherein at least one of the core materials made of thermoshock resistant Ceramic is formed and at least one other core material by means of hydrolytically redissolvable inorganic binder bonded molding sand.

Die Kernmaterialien, welche zu den thermoschockbeständigen Keramiken führen sind im Prinzip aus der Feingusstechnik bekannt. Hierzu zählen unter anderem Schamotte, SiO2, Silikate, CaO, MgO, Al2O3, TiO2, ZrSiO4 oder ZrO2, welche insbesondere durch silikatische Binder, beispielsweise auf der Basis von Wasserglas gebunden werden. Häufig kommen auch organische Binder zum Einsatz. Die Kernherstellung umfasst in der Regel die Herstellung einer bildbaren, zumeist wässrigen Masse, die Formgebung, eine Verfestigung, zumeist durch Trocknung, sowie ein Calcinieren und Sintern zum Einstellen der keramischen Bindung. Besonders bevorzugt werden Kerne aus Keramik verwendet, die eine Thermoschockbeständigkeit aufweist, welche eine Abschreckgeschwindigkeit von mindestens 100 K/s ohne Zerstörung des Kerngefüges zulässt. Das bedeutet, dass diese Kerne beim erfindungsgemäßen Abschrecken nicht in feine Partikel zerfallen können.The core materials, which lead to the thermoshock resistant ceramics are known in principle from the investment casting technique. These include chamotte, SiO 2 , silicates, CaO, MgO, Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrSiO 4 or ZrO 2 , which are bound in particular by silicate binders, for example based on water glass. Frequently organic binders are also used. The core preparation usually involves the production of a formable, mostly aqueous mass, shaping, solidification, usually by drying, as well as calcination and sintering for adjusting the ceramic bond. Particular preference is given to using ceramic cores which have a thermal shock resistance which permits a quenching rate of at least 100 K / s without destroying the core structure. This means that these cores in the inventive Quenching can not break up into fine particles.

Während die Formsande den Bestandteilen der thermoschockbeständigen Keramik sehr ähnlich sind unterscheidet sich die Art des anorganischen Binders von diesen erheblich. Es sind erfindungsgemäß hydrolytisch wiederlösbare anorganische Bindemittel, die bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe Magnesiumsulfat, Montmorrilonit, Bentonit und/oder Alumosilikat-Schichtmineralien. Der Anteil des anorganischen Bindemittels im Kern mit Formsand liegt bevorzugt bei 2 bis 10 Gew% liegt.While the Formsande are very similar to the components of the thermal shock resistant ceramic The nature of the inorganic binder differs from these considerably. According to the invention, they are hydrolytic releasable inorganic binders, which are preferably selected from the group magnesium sulfate, Montmorillonite, bentonite and / or aluminosilicate layered minerals. The proportion of inorganic Binder in the core with foundry sand is preferably 2 to 10% by weight lies.

Bevorzugt werden für die unterschiedlichen Kernmaterialien unterschiedliche Partikelgrößen gewählt. Es hat sich als günstig erwiesen vergleichsweise gröbere Ausgangsstoffe für die Formsand-Kerne zu verwenden. Dabei liegt die durchschnittliche Partikelgröße des Formsandes bevorzugt mindestens 20 % oberhalb der durchschnittlichen Partikelgröße der thermoschockbeständigen Keramik.Prefers be for the different core materials chosen different particle sizes. It has been considered favorable proved comparatively coarser Starting materials for to use the molding sand cores. This is the average Particle size of the molding sand preferably at least 20% above the average particle size of the thermal shock resistant ceramic.

Das Herstellungsverfahren der Formsand-Kerne weist keine Sinterbehandlung auf. Dadurch werden keine festen keramischen Bindungen zwischen den Formsand-Partikeln aufgebaut. Hierdurch weist der Formsand-Kern grundsätzlich geringere mechanische Festigkeiten auf als die keramischen Kerne. Bevorzugt liegt die Festigkeit des Kerns aus thermoschockbeständiger Keramik oberhalb 150 MPa und die Festigkeit des Formsand enthaltenen Kerns unterhalb 100 MPa.The Production method of foundry sand cores has no sintering treatment on. As a result, no solid ceramic bonds between built up the molding sand particles. As a result, the molding sand core in principle lower mechanical strengths than the ceramic cores. The strength of the core is preferably made of thermoshock-resistant ceramic above 150 MPa and the strength of the molding sand contained core below 100 MPa.

In einer bevorzugen Variante wird der Außenbereich der Gießform aus einem oder mehreren Formsand-Kernen gebildet und umschließt im Innenbereich mindestens einen keramischen Kern.In a preferred variant of the outside of the mold is made formed one or more molding sand cores and encloses indoors at least one ceramic core.

Claims (17)

Verfahren zur Herstellung eines Metallgussteils, insbesondere aus Aluminiumlegierung, mit einer Gießform aus einem Kernpaket umfassend die Schritte – Zusammensetzen der Gießform aus mehreren Kernen aus mindest zwei unterschiedlichen Kernmaterialien – Abgießen von Gussmetall – Abschrecken des Gusses in einer Abschreckflüssigkeit – Trennen von Kernmaterial und Metallgussteil dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Kernmaterialien durch mittels anorganischem Bindemittel gebundenen Formsand gebildet wird und der hierdurch gebildete Kern beim Abschrecken in der Abschreckflüssigkeit zum überwiegenden Teil in feine Partikel zerfällt.Method for producing a metal casting, in particular of aluminum alloy, comprising a casting mold comprising a core packet comprising the steps of - assembling the casting mold from a plurality of cores of at least two different core materials - casting casting metal - quenching the casting in a quench liquid - separating core material and metal casting characterized in that at least one of the core materials is formed by molding sand bonded by an inorganic binder and the core formed thereby, when quenched in the quenching liquid, for the most part disintegrates into fine particles. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Bindemittel durch ein hydraulisch lösbares Bindemittel gebildet wird, welches durch die Gusstemperatur unzersetzt übersteht.Method according to claim 1, characterized in that that the inorganic binder by a hydraulically releasable binder is formed, which survives by the casting temperature undecomposed. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Bindemittel ausgewählt wird aus der Gruppe Magnesiumsulfat, Montmorrilonit, Bentonit und/oder Alumosilikat-Schichtmineralien.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the inorganic binder is selected from the group magnesium sulfate, montmorillonite, bentonite and / or Aluminosilicate layer minerals. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Bindemittel zur Herstellung des Kerns durch eine wasserentziehende Trockenbehandlung ausgehärtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the inorganic binder for the preparation the core is cured by a dehydrating dry treatment. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschreckflüssigkeit zumindest teilweise durch Wasser gebildet wird und zur Auflösung des überwiegenden Teils des hydraulisch lösbaren Bindemittels führt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the quenching liquid at least partially formed by water and dissolving the vast majority of the hydraulic releasable Binder leads. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulisch lösbare Bindemittel nach dem Abschrecken in gelöster Form von den weiteren Kernmaterialien abgetrennt wird.Method according to claim 5, characterized in that that the hydraulically releasable Binders after quenching in dissolved form from the others Core materials is separated. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Kernmaterialien keinen hydraulisch lösbaren anorganischen Binder umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one of the core materials no hydraulically detachable includes inorganic binder. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der mehreren Kerne beim Abschrecken formgetreu erhalten bleibt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one of the plurality of cores form true to the quenching preserved. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Kernmaterialien in der Abschreckflüssigkeit voneinander getrennt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the different core materials in the quenching be separated from each other. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der Kernmaterialien mittels einer Klassifizierung nach Partikelgröße erfolgt, wobei die feinen Partikel im Wesentlichen durch Formsand und/oder Formsandaggregate gebildet werden.Method according to claim 9, characterized in that that the separation of the core materials by means of a classification according to particle size, where the fine particles essentially by molding sand and / or molding sand aggregates be formed. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgussteil in der Abschreckflüssigkeit einer Auslagerungsbehandlung bei Temperaturen zwischen 100 und 230°C unterzogen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the metal casting is in the quench liquid subjected to an aging treatment at temperatures between 100 and 230 ° C. becomes. Gießform für den Metallguss aus einem Kernpaket mit Kernen aus mindestens zwei unterschiedlichen Kernmaterialien dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Kernmaterialien aus thermoschockbeständiger Keramik gebildet ist und mindestens ein anderes Kernmaterial aus mittels hydrolytisch wiederlösbarem anorganischem Bindemittel gebundenem Formsand besteht.Casting mold for metal casting of a core package with cores of at least two different core materials, characterized in that at least one of the core materials is formed of thermoshock resistant ceramic and at least one other core material consists of bonded by means of hydrolytically redissolvable inorganic binder molding sand. Gießform nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus Keramik eine Thermoschockbeständigkeit aufweist, welche eine Abschreckgeschwindigkeit von mindestens 100 K/s ohne Zerstörung des Kerngefüges zulässt.mold according to claim 12, characterized in that the core of ceramic a thermal shock resistance which has a quench rate of at least 100 K / s without destruction of the core structure allows. Gießform nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrolytisch wiederlösbare anorganische Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe Magnesiumsulfat, Montmorrilonit, Bentonit und/oder Alumosilikat-Schichtmineralien.mold according to claim 12 or 13, characterized in that the hydrolytic releasable inorganic binders selected is from the group magnesium sulfate, montmorillonite, bentonite and / or Aluminosilicate layer minerals. Gießform nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des anorganischen Bindemittels im Kern mit Formsand bei 2 bis 10 Gew% % liegt.mold according to at least one of the claims 12 to 14, characterized in that the proportion of the inorganic Binder is in the core with molding sand at 2 to 10% by weight. Gießform nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Partikelgröße des Formsandes mindestens 20% oberhalb der durchschnittlichen Partikelgröße der thermoschockbeständigen Keramik liegt.mold according to at least one of the claims 12 to 15, characterized in that the average particle size of the molding sand at least 20% above the average particle size of the thermal shock resistant ceramic lies. Gießform nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeit des Kerns aus thermoschockbeständiger Keramik oberhalb 150 MPa und die Festigkeit des Formsand enthaltenen Kerns unterhalb 100 MPa liegen.mold according to at least one of the claims 12 to 16, characterized in that the strength of the core made of thermoshock-resistant ceramic above 150 MPa and the strength of the molding sand contained core below 100 MPa.
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