DE102010023644A1

DE102010023644A1 - Verfahren zum Gießen eines Materials, Verwendung des Verfahrens, Gießform zur Durchführung des Verfahrens und nach dem Verfahren bzw. in der Gießform hergestellte Gegenstände sowie Kern zum Einlegen in eine solche Gießform

Info

Publication number: DE102010023644A1
Application number: DE102010023644A
Authority: DE
Inventors: Marc Menge; Holger Oppelt; Uwe Lange; Manikandan Loganathan
Original assignee: KSM Castings GmbH
Current assignee: KSM Castings Group GmbH
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2011-01-05
Also published as: US20110003164A1; CN102059336A; FR2947468A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Gegenständen in Formen, die Formen selbst und nach den Verfahren und/oder in den Formen hergestellte Gegenstände.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gießen eines Materials, welches von seinem festen Zustand zunächst in einen fließfähigen Zustand verbracht wird und anschließend in eine Form gegossen wird, in der das Material sodann zum Erstarren gebracht wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf Formen zur Durchführung des Verfahrens und auf Gegenstände, die nach den Verfahren und/oder in solchen Formen hergestellt werden oder hergestellt worden sind. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf einen Kern, der in solche Formen eingelegt ist.
Als Schwerkraftgießverfahren haben sich hauptsächlich vier Gießverfahren bewährt, nämlich der Bodenguss, der Seitenguss, der Kopfguss und der Kippguss. Eine übersichtliche Darstellung dieser Gießverfahren findet sich in der DE 10 2006 058 145 A1 .
Es ist bekannt, dass dort, wo Gussteile mit Hohlräumen oder mit besonders komplexen Geometrien hergestellt werden, so genannte Formkerne bzw. Kerne bzw. Kernpakete erforderlich sind.
Weiterhin ist bekannt, dass solche Formkerne häufig Fehler im Gussteil verursachen und insbesondere die Gussoberfläche des Gussteils beeinträchtigen. Solche Fehler in der Gussoberfläche erfordern zeitaufwändige Arbeitsgänge zu ihrer Beseitigung. Insbesondere bei komplexen Gussteilen, die sehr hohen Qualitätsanforderungen genügen müssen, ist eine solche Nach- bzw. Fertigbearbeitung schwierig und deshalb kostenintensiv.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der genannten Gießverfahren zu vermeiden und Verfahren zum Gießen von Materialien zu schaffen, welche insbesondere bei der gießtechnischen Herstellung komplexer Gussteile eine kostenintensive Gussteilnach- bzw. -fertigbearbeitung verringern, bis gänzlich überflüssig machen. Ferner soll ein solches Verfahren bereitgestellt werden, mit dem eine hohe und gleich bleibende Qualität der hergestellten Gussteile sichergestellt wird. Außerdem sollen Kreislauf-, Material-, Energie- und Transportleistung eingespart werden. Zudem besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, ein gattungsgemäßen Verfahren bereitzustellen, welches besonders umweltverträglich ist.
Gemäß der Erfindung zeichnet sich das Verfahren zum Gießen eines Materials durch Verbringen desselben in einen fließfähigen Zustand durch Erhitzen und Einbringen in eine Gussform dadurch aus, dass das Einbringen des Materials in die Gussform zumindest anteilsweise unter Anwendung des Kippgusses bzw. nach dem Prinzip des Kippgusses unter Verwendung eines vorab in die Gussform eingelegten Kerns, welcher aus Kernformstoff und einem anorganischen Bindemittel geformt wird, erfolgt.
Obwohl der Fachmann befürchten musste, dass ein anorganischer Kern beim Kippguss zerstört wird bzw. zerbricht, hat sich überraschenderweise gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hochintegrierte und komplexe Gussteile herstellbar sind, die sich durch eine verbesserte Oberfläche auszeichnen. Es sind in der Oberfläche also vorteilhaft keine bis nur vereinzelte, vom eingelegten Kern verursachte Fehler, wie Poren, Lunker oder Blattrippen, zu finden. Der erfindungsgemäße Gießprozess in Form einer Kombination aus Kippguss und vorab eingelegtem, anorganischen Kern hat sich hierbei als besonders vorteilhaft erwiesen. So lassen sich komplexe und gleichzeitig hoch qualitative Gussteile herstellen, wobei gleichzeitig eine Verringerung der kostenintensiven Nach- bzw. Fertigbearbeitung bzw. -behandlung erreicht wird. Letztere bilden üblicherweise die Hauptengpässe in der Gussproduktion. Putz- und Kontrollkosten können mithin eingespart werden.
Als vorteilhaft hat sich zudem die Umweltverträglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erwiesen. So werden Emissionen und Gerüche bei der Gussteilherstellung vermieden bzw. verringert, da durch Verwendung eines anorganischen Kerns keine bzw. nur geringe organische Verbindungen oder Zerfallsprodukte beim Gießverfahren freigesetzt werden.
Zweckmäßigerweise wird als Kernformstoff Sand bzw. Quarzsand verwendet. Dieser ist nach dem Gießprozess quasi als Prozessrückstand besonders gut dem Recycling zugänglich.
Als besonders vorteilhaft hat sich zudem erwiesen, dass auf dem Kern keine Kernschlichte aufgebracht werden muss, um eine weitestgehend fehlerfreie und glatte Oberfläche des Gusseils zu erhalten. Dadurch wird ein weiterer kostenintensiver Arbeitsschritt eingespart. Es hat sich gezeigt, dass die Kombination aus Kippguss mit anorganischem, schlichtefreien Kern zu einer besonders fehlerfreien Oberfläche, also zu einer Oberfläche ohne bzw. mit nur wenigen Lunkern, Poren oder Blattrippenfehlern führt. Es lassen sich so qualitativ hochwertige und komplexe Gussteile gießen, die nach dem Stand der Technik einer Nach- bzw. Fertigbearbeitung sonst nur schwer zugänglich wären, wobei erfindungsgemäß auf eine solche Nach- bzw. Fertigbearbeitung nunmehr weitestgehend verzichtet werden kann. Nachteilige Schlichteanhaftungen an den hergestellten Gussteilen treten vorteilhaft nicht auf. Trotz fehlender Schlichte konnten bei der erfindungsgemäßen Kombination aus Kippguss mit anorganischem, schlichtefreien Kern auch keine Formstoff- bzw. Sandanhaftungen am Gussteil festgestellt werden. Putz- und Kontrollkosten können so eingespart werden.
Als anorganisches Bindemittel wird vorzugsweise ein Bindemittel auf Silikat-, Borat- und/oder Phosphatbasis verwendet. Dieses führt zu einer weiteren Verbesserung in der Verringerung möglicher Gussfehler. Poren und Lunker treten erfindungsgemäß sehr viel weniger auf.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von komplexen Gussteilen, vorzugsweise von Pumpengehäusen, besonders bevorzugt von Hochdruckpumpengehäusen, oder von Turboladergehäusen.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Kippgießform bzw. Kippkokille, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei in die Form ein Kern, welcher aus Kernformstoff, vorzugsweise aus Sand, und einem anorganischen Bindemittel geformt ist, eingelegt ist. Dadurch braucht die Form, insbesondere an den Aufnahmepunkten des Kerns, sehr viel weniger gereinigt werden. Die Werkzeuge werden geschont und weisen eine höhere Lebensdauer auf.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus Gusserzeugnisse, die nach dem erfinderischen Verfahren und/oder mittels der erfindungsgemäßen Gießformen hergestellt werden bzw. worden sind, wobei diese Gusserzeugnisse aus in besonders zweckmäßig und vorteilhafter Weise nach dem Schwerkraftverfahren hergestellten Leichtmetall-, wie insbesondere Aluminiumlegierungen bestehen.
Schließlich betrifft die Erfindung noch einen Kern zum Einlegen in eine Gießform, welche zumindest anteilsweise nach dem Kippgießprinzip kippbar ist, wobei der Kern aus einem Kernformstoff, vorzugsweise aus Sand, mit einem anorganischen Bindemittel, vorzugsweise auf Silikat-, Borat- und/oder Phosphatbasis, geformt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006058145 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Gießen eines Materials durch Verbringen desselben in einen fließfähigen Zustand durch Erhitzen und Einbringen in eine Gussform, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Materials in die Gussform zumindest anteilsweise nach dem Prinzip des Kippgusses unter Verwendung eines vorab in die Gussform eingelegten Kerns, welcher aus Kernformstoff und einem anorganischen Bindemittel geformt wird, erfolgt.
Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kernformstoff Sand verwendet wird.
Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Kern keine Kernschlichte aufgebracht wird.
Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganisches Bindemittel ein solches auf Silikat-, Borat- und/oder Phosphatbasis verwendet wird.
Verwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung eines Pumpengehäuses, insbesondere eines Hochdruckpumpengehäuses, oder eines Turboladergehäuses.
Kippgießform bzw. Kippkokille, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Form ein Kern, welcher aus Kernformstoff, vorzugsweise aus Sand, und einem anorganischen Bindemittel geformt ist, eingelegt ist.
Gusserzeugnis, dadurch gekennzeichnet, dass es nach wenigstens einem des in den Ansprüchen 1 bis 4 beschriebenen Verfahrens und/oder in einer Kippgießform nach Anspruch 6 hergestellt ist.
Gusserzeugnis, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche im Schwerkraftverfahren hergestellten Leichtmetall-, vorzugsweise Aluminiumlegierung, besteht.
Kern zum Einlegen in eine Gießform, welche zumindest anteilsweise nach dem Kippgießprinzip kippbar ist, wobei der Kern aus einem Kernformstoff, vorzugsweise aus Sand, mit einem anorganischen Bindemittel, vorzugsweise auf Silikat-, Borat- und/oder Phosphatbasis, geformt ist.