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Die Erfindung betrifft ein Kernformwerkzeug zur Herstellung von Formkernen, mit mindestens zwei Formteilen, welche jeweils eine Formausnehmung aufweisen, wobei die Formausnehmungen der Formteile gemeinsam die Form mindestens eines Formkerns definieren, wenn das erste und zweite Formteil aneinander liegen, und mit mindestens einem Entlüftungselement zum Entlüften eines gasförmigen Mediums aus einem zwischen den Formteilen gebildeten Innenraum.
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Kernformwerkzeuge dienen der Herstellung von einmalig verwendbaren Formkernen, welche innerhalb einer Gussform zur Herstellung eines Gussbauteils angeordnet werden. Bei der Herstellung von Kernformwerkzeugen wird Sand, insbesondere Quarzsand, in ein geschlossenes Kernformwerkzeug mit einem vorbestimmbaren Druck, z. B. 6 Bar, eingebracht. Ein dadurch erzeugter Überdruck kann über entsprechende Entlüftungselemente entweichen.
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Aus der
DE 103 46 917 A1 ist eine Vorrichtung zum Schwerkraftgießen mit verlorenem Schaummodell von Metallgussteilen bekannt, die ein flüchtiges, pyrolysierbares Schaummodell, das einen Gusshohlraum in einem Bett aus losem Sand bildet, und einen hohlen Anguss umfasst, um dem Gusshohlraum Schmelze zuzuführen, wobei der Anguss im Wesentlichen aus dem gleichen Metall wie es gegossen wird besteht. Dabei ist eine hitzebeständige, poröse Entlüftung neben dem Austragsende des Metallgusses vorgesehen, um Luft aus dem Anguss auszustoßen, die sonst in diesem gefangen werden würde. Die Entlüftung ist beispielsweise aus Keramik oder Metall gebildet, wobei das Entlüftungsmaterial die Form von einem oder mehreren porösen Stopfen in einer Öffnung/Öffnungen durch die Seitenwand des Angusses, einem oder mehreren porösen Stücken, die eine derartige Öffnung/derartige Öffnungen bedecken, einer porösen Hülse, die eine derartige Öffnung/derartige Öffnungen umgibt/bedeckt oder einer porösen Hülsenkupplung/einem porösen Ring, die/der das Auslass-/Austragsende des Metallangusses mit dem Einlass des Eingusssystems verbindet, annehmen können.
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Aus der
DE 44 10 164 A1 ist eine Düse zum Entlüften, Belüften oder Bedampfen von Formen für Gießereizwecke oder die Kunststoffverarbeitung bekannt, welche aus einem sich in die Formwandung einsetzenden Halteteils besteht, welches zum Forminnenraum hin mit einer Düsenplatte abgeschlossen ist. Dabei weist das Halteteil an seiner Innen- und/oder Außenwandungsseite eine Profilierung für das korrespondierende Zusammenwirken mit dem Gegenprofil eines Düsenelementes und/oder einer Handhabungsvorrichtung auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kernformwerkzeug anzugeben, welches sich durch eine gegenüber dem Stand der Technik kürzeren Reinigungszeit sowie eine gegenüber dem Stand der Technik höhere Betriebsdauer auszeichnet.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kernformwerkzeug gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem Kernformwerkzeug zur Herstellung von Formkernen, mit mindestens zwei Formteilen, welche jeweils eine Formausnehmung aufweisen, wobei die Formausnehmungen der Formteile gemeinsam die Form mindestens eines Formkerns definieren, wenn das erste und zweite Formteil aneinander liegen, und mit mindestens einem Entlüftungselement zum Entlüften eines gasförmigen Mediums aus einem zwischen den Formteilen gebildeten Innenraum, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Entlüftungselement zumindest abschnittsweise aus einem gewebeartigen Material gebildet ist.
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Das gewebeartige Material zeichnet sich dadurch aus, dass es ein Auftreten von Materialrückständen an dem Entlüftungselement verringert. Bei den Materialrückständen handelt es sich beispielsweise um Sand, welcher bei Betrieb des Kernformwerkzeuges üblicherweise durch eine Durchtrittsöffnung des Entlüftungselements austritt.
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Die zumindest abschnittsweise Verwendung von gewebeartigem Material für ein Entlüftungselement ermöglicht damit eine Reduzierung der Reinigungszeit des Entlüftungselementes gegenüber herkömmlichen Entlüftungselementen für ein Kernformwerkzeug, welche beispielsweise aus Metall oder Keramik gebildet sind.
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Darüber hinaus ermöglicht die kürzere Reinigungszeit eine erhöhte Betriebsdauer des Kernformwerkzeuges, wodurch eine Steigerung der Produktivität des Kernformwerkzeuges gegenüber dem Stand der Technik möglich ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch ein Entlüftungselement aus dem Stand der Technik in perspektivischer Ansicht,
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2 schematisch ein Entlüftungselement mit einem gewebeartigen Material in perspektivischer Ansicht,
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3 schematisch ein Kernformwerkzeug mit einer Anzahl von Entlüftungselementen in Draufsicht und
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4 schematisch ein vergrößerter Ausschnitt eines Kernformwerkzeuges mit einem Entlüftungselement.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein herkömmliches Entlüftungselement 1 aus dem Stand der Technik in perspektivischer Darstellung.
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Das herkömmliche Entlüftungselement 1 ist als Schlitzdüse mit einem nahezu kreisförmigen Querschnitt ausgebildet und umfasst eine Anzahl von schlitzförmigen Durchtrittsöffnungen 1.1, welche an einem Stirnende des herkömmlichen Entlüftungselements 1 angeordnet sind.
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Das herkömmliche Entlüftungselement 1 wird üblicherweise aus zwei Bauteilen, welche jeweils z. B. aus Metall oder Keramik bestehen, mit einem hülsenförmigen Grundkörper 1.2 und einer korrespondierend ausgeformten, geschlossenen Abdeckung 1.3 hergestellt, wobei die geschlossene Abdeckung den hülsenförmigen Grundkörper 1.2 formschlüssig umgreift. Die Anordnung der geschlossenen Abdeckung 1.3 auf dem hülsenförmigen Grundkörper 1.2 ist stoff- und/oder kraftschlüssig verstärkbar.
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In eine Querschnittsfläche der geschlossenen Abdeckung 1.3 sind die schlitzförmigen Durchtrittsöffnungen 1.1 in Form von Profilöffnungen mit jeweils einem vorbestimmbaren Durchmesser eingearbeitet.
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Beispielsweise beträgt ein von den schlitzförmigen Durchtrittsöffnungen 1.1 gebildeter Durchtrittsquerschnitt des herkömmlichen Entlüftungselementes 1 bis zu 15 Prozent der Querschnittsfläche des herkömmlichen Entlüftungselementes 1, wodurch eine Gasdurchlässigkeit des herkömmlichen Entlüftungselementes 1 limitiert ist.
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Das herkömmliche Entlüftungselement 1 dient dabei der Entlüftung eines gasförmigen Mediums aus einem Innenraum eines Kernformwerkzeuges 2, welches in 3 näher dargestellt ist.
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Während der Herstellung eines Formkerns mittels des Kernformwerkzeuges 2 wird Sand, insbesondere Quarzsand, in den Innenraum des Kernformwerkzeuges 2 mit einem Druck von beispielsweise 6 Bar eingefüllt. Ein dabei entstehender Überdruck des gasförmigen Mediums entweicht über das herkömmliche Entlüftungselement 1, welches in einer korrespondierend ausgeformten Öffnung des Kernformwerkzeuges 2 angeordnet ist. Das Kernformwerkzeug 2 weist üblicherweise mehrere, herkömmliche Entlüftungselemente 1 auf.
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Beim Entweichen des Überdruckes des gasförmigen Mediums bleiben Materialrückstände, z. B. Sandpartikel, am herkömmlichen Entlüftungselement 1, insbesondere an einer den Innenraum zugewandten Seite der schlitzförmigen Durchtrittsöffnungen 1.1, haften, da diese derart ausgestaltet sind, dass deren jeweiliger Durchmesser den Durchtritt eines Sandpartikels weitestgehend vermeidet.
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Um einem Verschleiß des herkömmlichen Entlüftungselementes 1 und damit des Kernformwerkzeuges 2 entgegenzuwirken, wird das herkömmliche Entlüftungselement 1 nach einer entsprechenden Betriebsdauer regelmäßig von den Materialrückständen befreit.
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Üblicherweise ist zur Reinigung aller herkömmlichen Entlüftungselemente 1 des Kernformwerkzeuges 2 ein täglicher Zeitraum von drei Stunden vorgesehen. In diesem Zeitraum ist ein Betrieb des Kernformwerkzeuges 2 nicht möglich.
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2 zeigt ein Entlüftungselement 3, mittels welchem eine Reduzierung der Reinigungszeit des Entlüftungselementes 3 gegenüber dem herkömmlichen Entlüftungselement 1 möglich ist.
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Das Entlüftungselement 3 umfasst ein hülsenförmiges Element 3.1 mit einem kreisförmigen oder nahezu kreisförmigen Querschnitt mit zwei offenen, jeweils stirnseitig angeordneten, offenen Enden 3.1.1. Das hülsenförmige Element 3.1 ist vorzugsweise aus Metall oder Keramik gebildet
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An einem der offenen Enden 3.1.1, vorzugsweise an dem einer äußeren Umgebung des Kernformwerkzeuges 2 zugewandten offenen Ende 3.1.1, ist ein gewebeartiges Material 3.2 derart angeordnet, dass es das offene Ende 3.1.1 nahezu vollständig bedeckt. Bei Betrieb des Kernformwerkzeugs 2 kann der Überdruck des gasförmigen Mediums über das gewebeartige Material 3.2 entweichen, wobei das gewebeartige Material 3.2 derart ausgebildet ist, dass es dem Überdruck, beispielsweise 6 bar, stand hält ohne dabei eine Verformung, insbesondere Linsenbildung, aufzuweisen.
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Das gewebeartige Material 3.2 ist mit dem hülsenförmigen Element 3.1 vorzugsweise stoffschlüssig, verbunden, insbesondere verklebt. Denkbar ist auch eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung des gewebeartigen Materials 3.2 mit dem hülsenförmigen Element 3.1.
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Das gewebeartige Material 3.2 ist aus einem organischen Werkstoff, z. B. Baumwolle oder Aramid, oder aus einem anorganischen Werkstoff, z. B. Zylon, gebildet. Dabei weist das gewebeartige Material 3.2 in Abhängigkeit des verwendeten Werkstoffes eine Anzahl von Poren auf, die als Durchtrittsöffnungen für das gasförmige Medium dienen. Die Größe der Poren ist dabei derart ausgebildet, dass diese die Wahrscheinlichkeit eines Durchtritts von Sandpartikeln zumindest verringern.
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Weiterhin weist das gewebeartige Material 3.2, sowohl bei der Verwendung eines organischen als auch anorganischen Werkstoffes, eine gegenüber der herkömmlichen Entlüftungsdüse 1 verbesserte Gasdurchlässigkeit von mehr als 15 Prozent auf.
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Darüber hinaus ist eine Wahrscheinlichkeit eines Anhaftens von Materialrückständen, d. h. des Sandes, am gewebeartigen Material 3.2 gegenüber einem Anhaften von Sand am herkömmlichen Entlüftungselement 1 geringer. Insbesondere wird einem Anhaften von Sand am gewebeartigen Material 3.2 mittels der Verwendung von Amin als Katalysator während der Formkernherstellung im Innenraum des Kernformwerkzeuges 2 entgegengewirkt.
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Bleiben dennoch Sandpartikel am gewebeartigen Material 3.2 haften, werden diese durch das Entweichen des Überdrucks automatisch vom gewebeartigen Material 3.2 entfernt, d. h. die Sandpartikel werden aus dem gewebeartigen Material 3.2 ausgeblasen. Darüber hinaus zeichnet sich das gewebeartige Material 3.2 durch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanischen Abrieb, bedingt durch das Auftreffen der Sandpartikel am gewebeartigen Material 3.2, aus.
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Weiterhin zeichnet sich das gewebeartige Material 3.2 durch eine hohe Temperaturbeständigkeit aus. Dies ist insbesondere beim sogenannten Cold-Box-Verfahren von Vorteil, da hier im Kernformwerkzeug 2 Temperaturen bis circa 50 Grad Celsius erreicht werden. Auch für andere Formkernherstellungsverfahren ist die Temperaturbeständigkeit vorteilhaft. Beispielsweise bei der Verwendung eines anorganischen Bindemittels während der Formkernherstellung, bei dem Temperaturen bis circa 120 Grad Celsius erreicht werden oder während der Reinigung des Kernformwerkzeuges 2, welches üblicherweise ein bis zwei mal pro Woche mit sogenannten Eispellets abgestrahlt und gereinigt wird. Hier werden Temperaturen von minus 75 Grad Celsius bis minus 80 Grad Celsius bei einem Abstrahldruck von ungefähr 6 bar erreicht.
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Insbesondere bei Letzterem ist das Verwenden einer organischen oder anorganischen Kunstfaser, z. B. Aramid oder Zylon, vorteilhaft, da diese gegenüber eines organischen Werkstoffes wie beispielsweise Baumwolle eine höhere Reißfestigkeit aufweisen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Entlüftungselement 3 ist somit ein kostengünstiges und verschleißarmes Entlüftungselement 3 vorgesehen, welches einfach herzustellen ist und mittels welchem eine Produktivitätssteigerung des Kernformwerkzeuges 2 gegenüber einem Kernformwerkzeug 2 mit einem herkömmlichen Entlüftungselement 1 von mehr als 30 Prozent möglich ist.
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3 zeigt ein Kernformwerkzeug 2 mit mehreren Entlüftungselementen 3.
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Ein Kernformwerkzeug 2 weist üblicherweise mindestens zwei Formteile auf, welche jeweils eine Formausnehmung aufweisen, wobei die Formausnehmungen der Formteile gemeinsam die Form mindestens eines Formkerns definieren, wenn das erste und zweite Formteil aneinander liegen.
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Das in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte Kernformwerkzeug 2 dient der Herstellung von Formkernen, welche zur Anordnung in einem zumindest zwischen zwei Kokillen gebildeten Innenraum vorgesehen ist, wobei beim Kokillengussverfahren eine Gussform als Kokille bezeichnet wird.
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Die Entlüftungselemente 3 sind jeweils in einer Öffnung einer Außenwand des Kernformwerkzeuges 2 angeordnet und bilden damit jeweils eine Durchtrittsöffnung für den Überdruck des gasförmigen Mediums aus dem Innenraum des Kernformwerkzeuges 2 in die äußere Umgebung des Kernformwerkzeuges 2.
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Das Entlüftungselement 3 ist dabei form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig in der Öffnung mit dem Kernformwerkzeug 2 verbindbar. Beispielsweise wird das Entlüftungselement 3 in der Öffnung mit dem Kernformwerkzeug 2 verschraubt. Das Entlüftungselement 3 lässt sich somit einfach ein- und/oder wieder ausbauen. Damit ist eine einfache Montage des Entlüftungselementes 3 in das Kernformwerkzeug 2 möglich.
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4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Kernformwerkzeuges 2 mit einem in das Kernformwerkzeug 2 montierten Entlüftungselement 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- herkömmliches Entlüftungselement
- 1.1
- schlitzförmige Durchtrittsöffnungen
- 1.2
- hülsenförmiger Grundkörper
- 1.3
- geschlossene Abdeckung
- 2
- Kernformwerkzeug
- 3
- Entlüftungselement
- 3.1
- hülsenförmiges Element
- 3.1.1
- offenes Ende
- 3.2
- gewebeartiges Material
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10346917 A1 [0003]
- DE 4410164 A1 [0004]
