DE102009035446A1 - Material, useful for a casting core, comprises a first particulate filler, a binder and a second particulate filler, where the particles of the second filler on an average exhibit a larger mass than the particles of the first filler - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Material für einen Gießkern, umfassend ein erstes partikelförmiges Füllmittel sowie ein Bindemittel und ein Verfahren zum Entfernen eines derartigen Gießkerns aus einem Hohlraum eines Gusswerkstücks und ein Verfahren zum Entfernen von anhaftenden Rückständen eines Gießkerns, umfassend ein partikelförmiges Füllmittel, aus einem Hohlraum eines Gusswerkstücks, insbesondere zum Entfernen von Rest-Sand aus einem stegbegrenzten Hohlraum eines Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen-Gehäuses.The The invention relates to a material for a casting core, comprising a first particulate filler and a binder and a method for removing such casting core from a cavity of a casting and a method of removal from adherent residues of a casting core, comprising a particulate filler, from a cavity of a cast workpiece, in particular for removal of residual sand from a land-bounded cavity of a motor vehicle engine casing.
Kerne zur Herstellung von Hohlräumen in Gussteilen aus Metall bestehen üblicherweise im Wesentlichen aus Sandpartikeln annähernd gleicher Größe. Zur Bindung der Sandkörner, um einen stabilen Gießkern zu erhalten, wird ein Bindemittel verwendet.cores for the production of cavities in castings of metal usually consist essentially of approximating sand particles same size. to Binding of the grains of sand, around a stable casting core to obtain a binder is used.
Die Oberfläche derartiger Gießkerne ist uneben, zwischen einzelnen Sandpartikeln sind Hohlräume vorhanden. Beim Umgießen mit schmelzflüssigem Metall dringt dieses auch in diese Hohlräume ein und umschließt gegebenenfalls einzelne Sandpartikel teilweise oder sogar vollständig. Bei einer sich an den Gießvorgang anschließenden Entfernung des Gießkerns können diese Sandpartikel nicht vollständig prozesssicher entfernt werden. Nach der Entfernung des Gießkerns am Gusswerkstück verbleibende Sandpartikel können sich später bei Verwendung des Gusswerkstücks lösen und dann Schäden verursachen.The surface such casting cores is uneven, there are cavities between individual sand particles. When transferring with molten Metal also penetrates this into these cavities and encloses if necessary individual sand particles partially or even completely. at one to the casting process subsequent Removal of the casting core can these sand particles are not complete be reliably removed. After removal of the core on the Cast workpiece remaining sand particles can later when using the cast workpiece solve and then damage cause.
Bei einem in einem Gießverfahren hergestellten Gehäuse einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine beispielsweise können Sandpartikel, die sich erst beim Betrieb der Brennkraftmaschine lösen, in einem Fluidkreislauf der Brennkraftmaschine mitgetragen werden und an sensibler Stelle, wie Kühlerthermostat oder hydraulischem Ventilspielausgleich, Schäden verursachen, die sogar zum Ausfall der Brennkraftmaschine führen können.at one in a casting process manufactured housing a motor vehicle internal combustion engine for example Sand particles, which are only during operation of the internal combustion engine to solve, be carried in a fluid circuit of the internal combustion engine and in a sensitive place, like radiator thermostat or hydraulic valve clearance compensation, causing damage even can lead to failure of the internal combustion engine.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein eingangs genanntes Material für einen Gießkern derart weiter zu entwickeln, dass ein daraus hergestellter Gießkern besser entfern werden kann die Prozesssicherheit bei der Entfernung des Gießkerns verbessert ist und vermieden wird, dass nach der Entfernung des Gießkerns Sandpartikel am Gusswerkstück verbleiben. Außerdem soll ein Verfahren zum Entfernen eines derartigen Gießkerns aus einem Hohlraum eines Gusswerkstücks bereit gestellt werden.task The invention is therefore an initially mentioned material for a casting core continue to develop so that a casting core made from it better can remove the process security in the removal of the casting core is improved and avoided after the removal of the casting core Sand particles remain on the cast workpiece. Furthermore is intended a method for removing such a casting core a cavity of a cast workpiece to be provided.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Material für einen Gießkern mit den Merkmalen des Anspruchs 1, indem das Gießkernmaterial ein zweites partikelförmiges Füllmittel umfasst, wobei die Partikel des zweiten Füllmittels im Mittel eine größere Masse aufweisen, als die Partikel des ersten Füllmittels. Damit ergeben sich unter Beschleunigungseinwirkung für Partikel des zweiten Füllmittels trägheitsbedingt deutlich größere Kräfte, als für Partikel des ersten Füllmittels, sodass ein aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellter Gießkern leichter entfernt werden kann und vermieden wird, dass nach der Entfernung des Gießkerns Sandpartikel am Gusswerkstück verbleiben, außerdem lässt sich die Entfernung eines derartigen Gießkerns prozesssicher durchführen.The solution The object is achieved with a material for a casting core having the features of the claim 1, adding the casting core material a second particulate fillers comprises, wherein the particles of the second filler on average a larger mass have, as the particles of the first filler. This results under acceleration for particles of the second filler inertia significantly larger forces than for particles the first filler, so that one of the material according to the invention manufactured casting core Can be easily removed and avoided after the Removal of the casting core Sand particles on the cast workpiece remain, as well let yourself perform the removal of such a casting core process reliable.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen eines derartigen Gießkerns aus einem Hohlraum eines Gusswerkstücks zeichnet sich dadurch aus, dass das Gusswerkstück gerüttelt wird, wobei insbesondere die Partikel des zweiten Füllmittels trägheitsbedingt eine Zerstörung des Gießkerns bewirken.The inventive method for removing such a casting core from a cavity of a Cast workpiece is characterized by the fact that the cast workpiece is vibrated, in particular the particles of the second filler due to inertia a destruction of the casting core cause.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen von anhaftenden Rückständen eines Gießkerns, zeichnet sich dadurch aus, dass der Hohlraum des Gusswerkstücks mit einem partikelförmigen Reinigungsmittel gefüllt und das Gusswerkstück nachfolgend gerüttelt wird, wobei die Reinigungsmittel-Partikel eine Entfernung der anhaftenden Rückstände bewirken.The inventive method for removing adhering residues of a casting core, is characterized in that the cavity of the cast workpiece with a particulate Detergent filled and the casting work piece shaken subsequently is where the detergent particles cause a removal of the adhering residues.
Besonders zu bevorzugende Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Especially to be preferred embodiments and Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Vorzugsweise weist die Masse der Partikel des zweiten Füllmittels im Mittel das ca. 1,5- bis 50-fache der Masse der Partikel des ersten Füllmittels auf. Damit übersteigt die mittlere Masse der Partikel des zweiten Füllmittels die mittlere Masse der Partikel des ersten Füllmittels ausreichend, um den oben beschriebenen gewünschten Effekt zu erzielen.Preferably the mass of the particles of the second filler has on average the approx. 1.5 to 50 times the mass of the particles of the first filler on. This exceeds the average mass of the particles of the second filler the average mass the particle of the first filler sufficient to achieve the desired effect described above.
Als sehr günstig wird es angesehen, wenn mindestens 1% des Füllmittel-Gesamtvolumens zweites Füllmittel sind. Damit ist eine ausreichende Wirkung der Partikel des zweiten Füllmittels gewährleistet.When attractively priced it is considered to be at least 1% of the total volume of filler second filler are. This is a sufficient effect of the particles of the second filler guaranteed.
Einer bevorzugten Ausführung zufolge weisen die Partikel des zweiten Füllmittels eine abrasiv wirkende Form auf. Bei der Entfernung des Gießkerns tragen die derart geformten Partikel des zweiten Füllmittels zur Entfernung von Partikeln des ersten Füllmittels bei.one preferred embodiment According to the particles of the second filler have an abrasive effect Shape up. In the removal of the casting core, the molded so Particles of the second filler for removing particles of the first filler.
Ebenso ist es bevorzugt, wenn die Partikel des zweiten Füllmittels eine abgerundete Form aufweisen. Damit wird bei der Entfernung des Gießkerns ein Loslösen der Partikel des zweiten Füllmittels aus dem festen Gießkern unterstützt, sodass die Initiierung der Zerstörung des Gießkerns unterstützt wird.It is likewise preferred if the particles of the second filler have a rounded shape. Thus, in the removal of the casting core, a detachment of the particles of the second filler from the solid casting core is supported, so that the initiative tion of the destruction of the casting core is supported.
Zweckmäßigerweise beträgt bei einem Material, das für einen Gießkern zur Herstellung eines Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen-Gehäuses mit stegbegrenzten Hohlräumen verwendet wird, die mittlere Größe der Partikel des zweiten Füllmittels maximal 60% des minimalen Stegabstandes. Damit wird ein Verklemmen von Füllmittel-Partikeln in Hohlräumen zwischen Stegen vermieden.Conveniently, is in a material that for a casting core for producing a motor vehicle internal combustion engine housing with web-limited cavities is used, the mean size of the particles of the second filler maximum 60% of the minimum web distance. This will cause jamming of filler particles in cavities between bridges avoided.
Als besonders brauchbare Materialien für das zweite Füllmittel haben sich insbesondere Sand, partikelförmiges Metall oder partikelförmiges Glas erwiesen.When particularly useful materials for the second filler In particular, sand, particulate metal or particulate glass proved.
Zur Entfernung des Gießkerns wird vorzugsweise das Gusswerkstück mindestens 8 s bei wechselnder Frequenz und/oder Bewegungsrichtung gerüttelt, um die Partikel des zweiten Füllmittels derart zu beschleunigen, dass der Gießkern zerstört wird.to Removal of the casting core is preferably the cast workpiece at least 8 s with changing frequency and / or direction of movement shaken, around the particles of the second filler to accelerate so that the casting core is destroyed.
Zur Entfernung von anhaftenden Rückständen eines Gießkerns wird vorzugsweise das Gusswerkstück mindestens 8 s bei wechselnder Frequenz und/oder Bewegungsrichtung gerüttelt wird, um die Partikel des Reinigungsmittels derart zu beschleunigen, dass anhaftende Rückstände des Gießkerns entfernt werden.to Removal of adherent residues of a casting core is preferably the cast workpiece at least 8 s with changing frequency and / or direction of movement shaken is to accelerate the particles of the cleaning agent so that adherent residues of the Casting core removed become.
Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.following is a particularly preferable embodiment of the invention explained in more detail.
Einem Material für einen Gießkern, das körnigen Sand sowie ein Bindemittel umfasst, werden größere Partikel als Reinigungspartikel beigemischt. Diese Reinigungspartikel sind größere Sandkörner, ein Metallgranulat oder Partikel aus anderen Materialien, wie Glas. „Größer” bezieht sich dabei auf die Größe der Sandkörner des Gießkerns.a Material for a casting core, the grainy Sand, as well as a binder, are larger particles than cleaning particles added. These cleaning particles are larger grains of sand, a metal granulate or Particles of other materials, such as glass. "Bigger" refers to the size of the grains of sand of the Casting core.
Aus diesem Kernmaterial wird ein Gießkern hergestellt, der nachfolgend in einem Metall-Gießprozess zur Herstellung wenigstens eines Hohlraumes in dem Gussbauteil verwendet wird. Beispielsweise ist das Gussbauteil ein Gehäuse einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine, wie Kurbelgehäuse oder Zylinderkopf, und der wenigsten eine Hohlraum ist ein Fluidkanal, wie Kühlkanal oder Gaskanal.Out This core material is a casting core produced below in a metal casting process used for producing at least one cavity in the cast component becomes. For example, the cast component is a housing of an automotive internal combustion engine, like crankcase or Cylinder head, and the least one cavity is a fluid channel, like cooling channel or gas channel.
Beim Gießprozess kann schmelzflüssiges Metall an der Oberfläche des Gießkerns Hohlräume zwischen einzelnen Sandpartikeln des Gießkerns eindringen und diese teilweise oder sogar vollständig umschließen.At the casting process can be molten metal on the surface of the casting core Cavities between penetrate individual sand particles of the casting core and enclose them partially or even completely.
Nach Verfestigung des Gussbauteil-Materials wird der Gießkern entfernt, indem optional zunächst eine Grobentfernung durchgeführt wird, wobei durch Schlagen größere Teile des Gießkerns entfernt werden. Danach wird das Gussbauteil mittels einer geeigneten Vorrichtung gerüttelt, um eine vollständige Entfernung des Gießkern-Materials zu erreichen. Gegebenenfalls wird das Gussbauteil beim Rütteln gewendet, sodass gelöstes Gießkern-Material aus dem wenigstens einen Hohlraum abfließen kann.To Solidification of the cast component material, the casting core is removed, by optionally first a coarse removal performed becomes, whereby by hitting larger parts of the casting core be removed. Thereafter, the cast component by means of a suitable Device shaken, to a complete Removal of the core material to reach. If necessary, the cast component is turned when shaking, so solved Casting core material can drain from the at least one cavity.
Unter Beschleunigungseinwirkung beim Rütteln des Gussbauteils sind die Reinigungspartikel trägheitsbedingt deutlich größeren Kräften ausgesetzt, als die Sandkörner des Gießkerns. Damit wird das Gießkern-Material insgesamt besser, vollständiger und prozesssicher entfernt. Aufgrund des Wendens des Gussbauteils beim Rütteln werden die Reinigungspartikel unterschiedlich gerichteten Beschleunigungen ausgesetzt, was eine verbesserte Entfernung des Gießkern-Materials unterstützt. Zusätzlich erzeugen die Reinigungspartikel einen gewissen Abrieb, sodass kleinere Konturfehler des Gussbauteils verringert werden.Under Acceleration effect when shaking of the cast component, the cleaning particles are exposed to inertia significantly greater forces, as the grains of sand of the casting core. This is the casting core material better overall, more complete and reliably removed. Due to the turning of the cast component while shaking the cleaning particles become differently directed accelerations exposed, resulting in improved removal of the core material supported. additionally The cleaning particles generate a certain abrasion, so that smaller Contour error of the cast component can be reduced.
Das Rütteln erfolgt mindestens 8 s lang, vorzugsweise 10 s oder länger, bei möglichst verschiedenen Frequenzen, um einen Wechsel von Überschreitungen zu Unterschreitungen der Gravitationskraft zur Erzeugung von Richtungswechseln der Reinigungspartikel in dem wenigstens einen Hohlraum zu erreichen. Auf die Reinigungspartikel wirken dabei wechselnde Beschleunigungskräfte, Giermomente und Taumelbewegungen.The Shake takes place for at least 8 seconds, preferably 10 seconds or longer preferably different frequencies to a change from overruns to underruns the gravitational force for generating directional changes of the cleaning particles reach in the at least one cavity. On the cleaning particles In doing so, changing acceleration forces, yawing moments and wobbling movements act.
Nach dem Rütteln zur Kernentfernung erfolgt gegebenenfalls ein weiteres Rütteln, Wenden und/oder Ausblasen des wenigstens einen Hohlraums, um das gelöste Kernmaterial auszuschütten.To the shaking for kernel removal, if necessary, further shaking, turning and / or Blowing out the at least one cavity around the dissolved core material distribute.
Das Kernmaterial enthält wenigstens 2% bis maximal 50% Reinigungspartikel, damit auch bei eventueller Entmischung im Kernherstellungsprozess eine Beaufschlagung aller Kernbereiche mit wenigstens 1% Reinigungspartikel. gewährleistet ist.The Contains nuclear material at least 2% to a maximum of 50% cleaning particles, thus also in eventual Demixing in the core manufacturing process an admission of all Core areas with at least 1% cleaning particles. guaranteed is.
Die Reinigungspartikel können unförmig, naturförmig und/oder abgerundet sein. Die Größe der Reinigungspartikel ist abhängig vom Abstand der den wenigsten einen Hohlraum des Gussbauteils begrenzenden Stege zu wählen und beträgt höchstens ca. 60% des minimalen Stegabstands. Dichte und Festigkeit der Reinigungspartikel sind abhängig vom angewendeten Kernherstellungsverfahren und der Gießparameter zu wählen. Eine Entmischung beim automatischen Kernschießen soll dabei vermieden werden und es soll eine hohe Stabilität beim Gießvorgang gegenüber Temperaturen und Strömungen gewährleistet werden. Vorzugsweise sind die Reinigungspartikel Quarzsand oder ein Granulat aus Metall.The Cleaning particles can misshapen natural shape and / or rounded off. The size of the cleaning particles depends on from the distance of the least a cavity of the cast component limiting Choose webs and is at most approx. 60% of the minimum web distance. Density and strength of the cleaning particles are dependent from the applied core manufacturing process and casting parameters to choose. A separation in automatic core shooting should be avoided and it should have a high stability during the casting process across from Temperatures and currents guaranteed become. Preferably, the cleaning particles are quartz sand or a granulate of metal.
Gegebenenfalls werden besonders große und/oder schwere Reinigungspartikel verwendet, um den wenigsten einen Hohlraum von anhaftenden Sandrückständen zu befreien.If necessary, particularly large and / or heavy cleaning particles used to liberate the least a cavity of adhering sand residues.
Einem anderen Ausführungsbeispiel zufolge wird ein herkömmliches Kernmaterial verwendet und nach dessen grober Entfernung der wenigstens eine Hohlraum des Gussbauteils mit Reinigungspartikeln gefüllt und verschlossen. Anschließend erfolgt ein Rütteln wie oben beschrieben. Dabei wird Rest-Kernmaterial entfernt und/oder kleinere Konturfehler des Gussbauteils werden verringert. Nachfolgend wird der wenigstens eine Hohlraum des Gussbauteils wieder geöffnet und der Hohlraum entleert.a other embodiment According to a conventional Core material used and after the rough removal of at least a cavity of the cast component filled with cleaning particles and locked. Subsequently a shake is done as described above. In this case, residual core material is removed and / or minor contour errors of the cast component are reduced. following the at least one cavity of the cast component is opened again and the cavity is emptied.
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