DE102007015051A1 - Kern für Druckgiessformen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kern für Druckgießformen, insbesondere Salzkerne oder Sandkerne, und deren Verwendung beim Druckgießen. Salzkerne bilden eine beliebige Gießform oder Gießformpartie ab.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Kern für Druckgiessformen, insbesondere Salzkerne oder Sandkerne und deren Verwendung beim Druckgiessen.
• Im Druckguss werden Dauerformen aus Stahl verwendet, um Schmelze von meist niedrig schmelzenden Legierungen in den Formholraum, der durch die Dauerform abgebildet wird, einzuspritzen. Dieser Formhohlraum bildet somit die dreidimensionale Geometrie des zu giessenden Bauteiles ab. Hierbei können Bauteilhohlräume und Hinterschnitte nur zum Teil und/oder mit Hilfe von Schiebern verwirklicht werden.
• Der Einsatz von Schiebern vermindert zudem die Produktivität da zusätzliche Fahrbewegungen der Schieber erst beendet werden müssen, bevor das Gussteil aus der Form ausgestossen werden kann.
• Mittels eines Schiebers können lediglich konzentrische Querschnitte in Kanälen oder Hohlräumen dargestellt werden. Um Schieber sicher ziehen zu können, müssen Kernpartien eine Ausformschräge aufweisen, so dass zylindrische oder parallele Kanäle noch eine, sich anschliessende mechanische Bearbeitung (z. B. durch Bohren oder Fräsen) erfordern.
• Gewisse Bauteile, wie z. B. Pumpengehäuse, Rohrkörper und andere Geometrien mit stark ausgeprägten oder komplexen Hohlräumen, müssen in Schalenbauweise hergestellt werden. Hierbei werden zwei oder mehrere Komponenten (Schalen) des Bauteiles gegossen, die dann durch verschiedene Fügeverfahren wie Kleben, Pressen, Nieten oder Schweissen zu dem fertigen Bauteil zusammengefügt werden.
• Zudem sind die Formstähle, aus denen Dauerformen hergestellt werden, einem Verschleiss durch Temperaturwechsel, Kavitation, Erosion und Korrosion ausgesetzt, Diese Verschleissteile müssen von Zeit zu Zeit kostenintensiv ersetzt werden.
• Um die Temperatur über die Wärmeabfuhr von Schmelzen in Dauerformen aus Stahl zu kontrollieren, werden in die Form Kühl- und Heizkanäle (Temperierkanäle) eingebracht, durch die ein Medium zirkuliert. Hiermit soll erreicht werden, dass einerseits die Schmelze im Anschnittbereich so lange wie möglich in der flüssigen Phase bleibt um effektiv durch hohen Druck in einer Nachdruckphase das Gussteil nachspeisen zu können. Andererseits sollen, je nach Bedarf, gewisse Partien am Gussteil unterschiedlich schnell erstarren um Erstarrungslunker ganz zu vermeiden oder diese zumindest in Bereiche zu verlagern, in denen sie die Funktion des Gussteiles nicht negativ beeinflussen können.
• Durch die relativ langsame Wärmeleitung durch den Stahl zu den Temperierkanälen hin ist dieses System allerdings zu träge, was eine effektive Beeinflussung der Wärmeableitung erschwert.
• Bekannt sind daher auch verlorene Kerne, wie zum Beispiel Salzkerne um die vorgenannten Nachteile zu verringern. Gemäss DE-A-102004006600 werden derartige Kerne durch mischen eines körnigen Salzes mit einem phosphathaltigen Binder und nachfolgende Formgebung in einem Formwerkzeug hergestellt. Nach EP-A-1293276 ist der Kern mit einem Einlegeteil verbunden und in der USP 5165464 ist offenbart, einen metallischen Kern mit einem Salzmantel zu umgiessen.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Kern für Druckgiessformen mit erweitertem Einsatzbereich zu schaffen, insbesondere ein Salz- oder Sandkern. Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Durch den Einsatz von Salzkernen im Druckguss wird das Erstarrungsverhalten der Schmelze beeinflusst, die Wärmeabfuhr aus der Schmelze wird verändert.
• Durch Verwendung eines Salzkerns wird durch die, im Vergleich zu Stahl geringere Wärmeleitfähigkeit des Salzes die Wärmeabfuhr reduziert. Dadurch lässt sich das Erstarrungsverhalten des Gussteiles positiv beeinflussen. Dieser Salzkern kann die Kon tur oder einen Teil der Kontur abbilden und/oder den Anschnitt des Gussteiles an den Giesskanal abbilden.
• Bei Verwendung eines oder mehrerer Salzkerne kann zudem die Verwendung eines lokalen Nachverdichters (z. B. ein Squeeze-Pin) durch Veränderung des Abkühlverhaltens entfallen.
• Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart.
• Aufgrund der Beschichtung eines Salz- oder Sandkernes mit einem Überzug ähnlich einer Schlichte ist es möglich, Hohlräume in einem Gussteil besser abzubilden, Hinterschnitte ohne Schieber darzustellen und/oder Formpartien als Verschleissteile auszubilden.
• Letzteres ermöglicht neue Formgebungen (zum Beispiel einteilig statt Halbschalen und dadurch entfallende Bearbeitung) und eine Verringerung des Fertigungs- und Montageaufwandes, bei erhöhter Qualität. Es ergibt sich zudem eine Kosteneinsparung gegenüber Stahl sowie eine Verwendung bei hochschmelzenden Legierungen mit kleinem Erstarrungsintervall als Formeinsatz.
• Thermische Ausdehnungen und Spannungen sind besser beherrschbar, eine mechanische Oberflächenbearbeitung kann reduziert oder ganz vermieden werden, da zylindrische oder parallele Querschnitte in den Hohlräumen eines Gussteiles abgebildet werden.
• Durch einen Verzicht auf Schieber verringern sich die Zykluszeiten beim Giessen, da zudem Schieberbewegungen entfallen.
• Weitere Vorteile sind eine Qualitätssteigerung, da keine Undichtigkeiten an den Verbindungen der Schalen auftreten können (keine Schalentrennung mehr notwendig) oder die Herstellung neuer Bauteile, welche bis anhin in Dauerformen nicht entformbar sind, die nun mit Dauerformen gefertigt und entformt werden können.
• Möglich ist die Verwendung eines oder mehrerer Salzkerne um den Anschnittbereich abzubilden. Zum einen um das Formnegativ darzustellen und zum anderen um die Abkühlgeschwindigkeit im Anschnittbereich so zu beeinflussen, dass die Nachdruckphase (3. Phase) in ihrer Dauer und/oder Effizienz verbessert wird.
• Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die
• 1: eine Form mit Salzkern
• 2: eine Form mit Formpartien als Verschleissteil
• 3: eine Schalenbauweise.
• 1 zeigt vereinfacht die Anordnung eines Salzkernes 3 zu einem zu giessenden Teilt mit Anschnitt 2. Ein Salzkern 3 kann unterschiedliche Formgebungen bei Anwendung von Schieberkernen (Schieberkörper) und Salzkernen 3 ohne Anzug in Giessformen aufweisen. Die abzubildende Form kann auch gekrümmt (3) oder anderweitig geformt sein.
• 2 zeigt einen Einsatz 4 (Verschleissteil) aus Salz anstelle eines bisher üblichen Einsatzes aus Stahl.
• 3 zeigt beispielhaft eine Schalenbauweise unter Verwendung eines Salzkernes.

Claims (6)

1. Kern für Druckgiessformen, insbesondere Salzkern oder Sandkern, dadurch gekennzeichnet, dass er eine beliebige Gussform oder Gussformpartie abbildet um die Abkühlung des Gussteiles in diesem Bereich zu verlangsamen und um eine Erstarrung in einer bestimmten Richtung hin zu erreichen.
2. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Überzug ähnlich einer Schlichte versehen ist.
3. Verwendung eines Kerns nach Anspruch 1 oder 2 zur Abbildung mindestens eines Hohlraumes, eines Hinterschnittes oder eines Gewindes in einem Druckgussteil.
4. Verwendung eines Kerns nach Anspruch 1 oder 2 an Formeinsätzen oder Formpartien als Verschleissteil.
5. Verwendung eines Kerns nach Anspruch 1 oder 2 anstelle einer Schalenbauweise.
6. Verwendung eines Kerns nach Anspruch 1 zur Beeinflussung der Gefügeausbildung des Gussteiles durch verlangsamte Wärmeabfuhr in einer definierten Partie des Gussteiles.