-
Die Erfindung betrifft eine Kernstütze zur Anordnung in einer verlorenen Gießform für ein Formelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Anwendung einer Kernstütze in einer verlorenen Gießform für ein Formelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
-
Im Stand der Technik sind zahlreiche eingießbare Bauteile, beispielsweise Kernspangen, Kernstützen, Kühlhülsen, Kühlkörper und/oder Rohrelemente oder -abschnitte, bekannt, welche in einer Gießform angeordnet und vom Gießmaterial umschlossen werden und derart eine stoffschlüssige Verbindung ausbilden.
-
Die
DE 20 2009 011 231 U1 beschreibt eine Kernverbindungsstange mit fest montierter Tellerfeder oder Tellerfederpaket, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tellerfeder oder mehrfach geschichtete Tellerfedern (Werkstoff Federstahl) auf der Scheibe (Werkstoff DC01) und der Stange (Werkstoff RSt36) fest verbunden sind. Das Element ist in sich mit allen Teilen (Stange, Tellerfeder und der Scheibe) zusammengenietet oder -geschweißt.
-
Die
DE 203 06 519 U1 beschreibt eine Kernverbindungsstange mit Haltefeder, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltefeder (Werkstoff DC01 oder Werkstoff Federstahl) auf der Scheibe (Werkstoff Stahl) und der Stange (Werkstoff Stahl) fest verbunden sind. Das Element ist in sich mit allen Teilen (Haltefeder, Scheibe und Stange) zusammen montiert.
-
Die
DE 101 42 357 A1 beschreibt ein Speisersystem für ein Gussstück mit einem Speiser bzw. Speiserkopf und einem rohrähnlichen Körper, wobei der rohrähnliche Körper den Speiser bzw. Speiserkopf direkt oder indirekt mit dem Gussstück bzw. dem Formhohlkörper verbindet.
-
Die
EP 1 802 411 B1 beschreibt ein Gießwerkzeug zur Herstellung von aus Leichtmetalllegierungen gegossenen Werkstücken, insbesondere für die Kraftfahrzeug-Industrie, wobei zumindest ein Positionierelement zum Fixieren zumindest eines vorgeformten im gegossenen Werkstück verbleibenden Kernteils in einer vorbestimmten Position im Gießwerkzeug vorgesehen ist, wobei das Gießwerkzeug zumindest zwei relativ zueinander bewegliche Formteile aufweist und zumindest ein sich zu seinem freien Ende verjüngendes stiftförmiges Positionierelement in einem beweglich gelagerten Formteil befestigt ist, wobei eine zur Auflage des Kernteils vorgesehene bewegliche Kernteil-Unterlage vorgesehen ist, die aus dem Gießwerkzeug entfernbar ist, wobei der das Positionierelement tragende Formteil des Gießwerkzeugs auf den auf der Kernteil-Unterlage aufliegenden Kernteil bis zu einem Anschlag auf den Kernteil zubewegbar ist, so dass das Positionierelement in den auf der Kernteil-Unterlage aufliegenden Kernteil einführbar ist und der Kernteil nach Entfernen der Kernteil-Unterlage während des Gießens über das Positionierelement in einer vorbestimmten Position gehalten wird und nach Fertigstellung des Werkstücks das Positionierelement aus diesem herausgezogen wird.
-
Aus der
DE 91 09 669 U1 ist eine Kernspange, bestehend aus einem Steg mit stirnseitig konkav ausgebildeten Anstauchungen und mittig spiegelsymetrischen Abflachungen sowie zwei stirnseitig angeordneten, konkav gebogenen Stützblechen, bekannt. Die Stützbleche sind im mittleren Bereich am Rand links und rechts ausgeklinkt und ergeben einen konkav gebogenen unteren Teil zur Abstützung und einen konkav gebogenen kleineren, oberen Teil zur Führung. Die Teile sind durch einen schmalen Steg verbunden, wobei der Steg und das Teil zur Führung nach außen gebogen sind, um federnd eine Verspannung der Kernspange zu gewährleisten.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte und insbesondere flexibler nutzbare Kernstütze zur Anordnung in einer verlorenen Gießform für ein Formelement und ein verbessertes Verfahren zur Anwendung einer solchen Kernstütze anzugeben.
-
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Kernstütze erfindungsgemäß gelöst durch eine Kernstütze zur Anordnung in einer verlorenen Gießform für ein Formelement mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
-
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Anwendung einer Kernstütze in einer verlorenen Gießform für ein Formelement mit den im Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Bei der Kernstütze zur Anordnung in einer verlorenen Gießform für ein Formelement ist erfindungsgemäß die Kernstütze aus einem rotationssymmetrischen Grundkörper und einem flächigen Anschlagelement gebildet, wobei an einer ersten Stirnseite, welche gegenüberliegend des flächigen Anschlagelements angeordnet ist, ein Längenausgleichselement angeordnet ist. Dadurch werden eine bestimmungsgemäße Kernabstützung in einer verlorenen Gießform sowie eine Kompensation einer thermisch bedingten Ausdehnung der Gießform und/oder der Kernstütze in Längsrichtung der selbigen ermöglicht, wodurch eine besonders hohe Maßhaltigkeit der gegossenen Formelemente erreicht ist. Weiterhin sind erfindungsgemäß in einem mittleren Bereich des rotationssymmetrischen Grundkörpers zumindest abschnittsweise Abflachungen und/oder Stauchungen angeordnet. Dadurch ist eine besonders geringe Wandstärke des gegossenen Formelements im Bereich dieser Abflachungen und/oder Stauchungen ermöglicht. Dabei ist das Anschlagelement derart form-, stoff- und/oder kraftschlüssig am verdickten Bereich angeordnet, dass selbiger in einen in Richtung des mittleren Bereichs des Grundkörpers weisenden ersten Abschnitt und einen davon abgewandten zweiten Abschnitt unterteilt ist. Dadurch ist ein integriertes, d. h. einstückiges Bauelement gebildet, welches besonders einfach herstell-, transportier- und handhabbar ist.
-
Das Längenausgleichselement ist aus einem elastischen und kompressiblen Material gebildet. Dadurch ist einerseits ein elastischer Längenausgleich der Kernstütze in der Gießform ermöglicht.
-
Besonders bevorzugt ist das Längenausgleichselement aus einem Filzmaterial gebildet, da dieses Material besonders leicht und preisgünstig verfüg- und verarbeitbar ist.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist an der ersten Stirnseite ein Durchmesser des rotationssymmetrischen Grundkörpers derart vergrößert, dass stirnseitig eine ebene Anlagefläche geschaffen ist, an welcher das Längenausgleichselement form-, stoff- und/oder kraftschlüssig angeordnet ist. Dies ermöglicht eine vollflächige Anordnung des Längenausgleichselements an einer Wandung der Gießform.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist ein der ersten Stirnseite gegenüberliegender Bereich gegenüber dem mittleren Bereich verdickt ausgebildet, wobei zumindest abschnittsweise Nuten in diesen verdickten Bereich eingebracht sind. Dadurch kann die Kernstütze die Funktion eines herkömmlichen Kühlelements übernehmen, da der verdickte Bereich im Vergleich zum übrigen Bereich der Kernstütze eine große thermische Energie aus der Schmelze aufnehmen kann. Somit ist vorteilhafterweise in der erfindungsgemäßen Kernstütze eine Abstütz- mit einer Kühlfunktionalität kombiniert.
-
Besonders bevorzugt ist im zweiten Abschnitt des verdickten Bereichs eine Mehrzahl von Nuten gleicher oder unterschiedlicher Ausformung, Tiefe und/oder Breite angeordnet. Mittels derart in die Kernspange eingebrachter Nuten kann vorteilhafterweise eine Blasenbildung in der Schmelze während des Gießvorgangs verhindert oder zumindest verringert werden, wodurch eine Gießqualität des Formelements gesteigert ist.
-
Beim Verfahren zur Anwendung einer Kernstütze in einer verlorenen Gießform für ein Formelement wird die Kernstütze erfindungsgemäß derart in eine korrespondierend zu einem verdickten Bereich der Kernstütze ausgeformten Öffnung der Gießform eingesetzt, dass ein Anschlagelement an einer Oberfläche der Gießform vollflächig anliegt. Dadurch sind ein sicherer Halt und eine definierte und reproduzierbare Position der Kernstütze innerhalb der Gießform ermöglicht.
-
Besonders bevorzugt wird die Kernstütze derart in eine Öffnung der Gießform eingesetzt, dass ein Längenausgleichselement an einer gegenüberliegenden Wandung der Gießform anliegt. Dadurch ist vollflächiger Kontakt des Längenausgleichselements mit der Wandung der Gießform ermöglicht, wobei vorteilhafterweise eine üblicherweise notwendige Aussparung in der Wandung, welche zur Anordnung einer stirnseitig an einer herkömmlichen Kernstütze ausgebildeten Ausformung dient, vermieden ist.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
Darin zeigen:
-
1 schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgeformten Kernstütze und
-
2 schematisch eine Draufsicht auf eine innerhalb einer verlorenen Gießform für ein Formelement angeordneten Kernstütze.
-
Ein. entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgeformten Kernstütze 1.
-
2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine innerhalb einer verlorenen Gießform 2 für ein nicht dargestelltes Formelement angeordnete Kernstütze 1.
-
In der Gießereitechnik werden eingießbare Bauteile benötigt, um Gussstücke mit Hohlräumen herzustellen. Dazu werden bevorzugt so genannte verlorenen Gießformen 2 verwendet, welche aus Formsand gebildet sind und nach einem einmaligen Gießvorgang bei der Entformung des gegossenen Formelements zerstört werden. Die Hohlräume innerhalb einer solchen Gießform 2 werden dadurch geschaffen, dass in die Gießform 2 Kerne 3 eingebracht werden, die beispielsweise aus Kernsand gefertigt, insbesondere geschossen, sind. Diese Kerne 3 werden in der Gießform durch eingießbare Bauteile, beispielweise Kernmarken, Kernstützen und/oder Kernspangen in der definierten Lage gehalten. Insbesondere Kernstützen 1 dienen dazu, Verformungen von Kernen, der Gießform 2 und/oder Abschnitten der Gießform 2, die vorzugsweise hohl ausgebildet sind, entgegenzuwirken und eine gleichmäßige Wandstärke des Gussstückes in jeder Richtung zu ermöglichen.
-
Üblicherweise werden eingießbare Bauteile als Schweißkonstruktionen ausgeführt, in alternativen Ausführungsformen können eingießbare Bauteile einstückig, beispielsweise durch Tiefziehen, gefertigt werden.
-
Herkömmlicherweise werden die eingießbaren Bauteile 1 mit einer Beschichtung aus einem Nichteisenmetall versehen, beispielsweise verzinnt oder verkupfert, um eine korrosionsbeständige Oberfläche 2 zu erhalten.
-
Eine erfindungsgemäße Kernstütze 1 umfasst einen rotationssymmetrischen Grundkörper 4 und ein flächiges Anschlagelement 5. Der Grundkörper 4 ist vorzugsweise als Drehteil ausgebildet und umfasst einen mittleren Bereich 6, eine stirnseitige Anlagefläche 7 und einen verdickten Bereich 8.
-
Zur Bildung der Anlagefläche 7 ist an der ersten Stirnseite 9 ein Durchmesser des rotationssymmetrischen Grundkörpers 4 derart vergrößert, dass stirnseitig die ebene Anlagefläche 7 geschaffen ist. An dieser Anlagefläche 7 ist ein Längenausgleichselement 10 form-, stoff- und/oder kraftschlüssig angeordnet.
-
Das Längenausgleichselement 10 ist beispielsweise auf die ebene Anlagefläche 7 aufgeklebt. Das Längenausgleichselement 10 ist aus einem elastischen und kompressiblen Material gebildet. Besonders bevorzugt ist das Längenausgleichselement 10 aus einem Filzmaterial gebildet, da dieses Material besonders leicht und preisgünstig verfüng- und verarbeitbar ist.
-
Im mittleren Bereich 6 des rotationssymmetrischen Grundkörpers 4 sind zumindest abschnittsweise Abflachungen 11 und/oder Stauchungen angeordnet. Die Abflachungen 11 werden dabei in herkömmlicher Weise, beispielsweise mittels eines Pressvorgangs oder einer .en Umformung, ausgeformt, so dass eine Höhe H des mittleren Bereichs 6 des Grundkörpers 4 verringert ist, während eine Breite B vergrößert ist.
-
Ein der ersten Stirnseite 9 gegenüberliegender Bereich 8 ist gegenüber dem mittleren Bereich 6 verdickt ausgebildet. Zweckmäßigerweise sind dabei die Durchmesser des verdickten Bereichs 8 und der Anlagefläche 7 korrespondierend ausgebildet. Ein Übergangsbereich 12 zwischen dem mittleren Bereich 6 und dem verdickten Bereich 8 ist bevorzugt angefast.
-
Zumindest abschnittsweise sind Nuten 13 in den verdickten Bereich 8 eingebracht.
-
Das Anschlagelement 5 ist derart form-, stoff- und/oder kraftschlüssig am verdickten Bereich 8 angeordnet, dass selbiger in einen in Richtung des mittleren Bereichs 6 des Grundkörpers 4 weisenden ersten Abschnitt 14 und einen davon abgewandten zweiten Abschnitt 15 unterteilt ist.
-
Dabei ist das Anschlagelement 5 flächig ausgeformt und beispielsweise aus einem Blechabschnitt gebildet und weist eine nicht dargestellte Aussparung auf, welche korrespondierend zum verdickten Bereich 8 ausgebildet ist, so dass das Anschlagelement 5 auf dem verdickten Bereich 8 angeordnet und mit selbigem verschweißt ist. Dadurch ist ein integriertes, d. h. einstückiges Bauelement gebildet, welches besonders einfach herstell-, transportier- und handhabbar ist.
-
Besonders bevorzugt ist im zweiten Abschnitt 15 des verdickten Bereichs 8 eine Mehrzahl von Nuten 13 gleicher oder unterschiedlicher Ausformung, Tiefe T und/oder Breite C angeordnet.
-
Bei der Anwendung der Kernstütze 1 in der verlorenen Gießform 2 wird die Kernstütze erfindungsgemäß derart in eine korrespondierend zu einem verdickten Bereich 8 der Kernstütze 1 ausgeformten Öffnung 16 der Gießform 2 eingesetzt, dass das Anschlagelement 5 an einer Oberfläche 17 einer ersten Wandung 18 der Gießform 2 vollflächig anliegt. Durch diese vollflächige Anlage sind ein sicherer Halt und eine definierte und reproduzierbare Position der Kernstütze 1 innerhalb der Gießform 2 ermöglicht.
-
Die Gießform 2 ist als herkömmliche verlorene Gießform 2 aus Formsand ausgebildet, wobei in einem Inneren der Gießform 2 zumindest ein Kern 3 angeordnet ist. Die in 2 schematisch dargestellte Gießform 2 ist eine Gießform 2 für einen Zylinderblock einer Verbrennungskraftmaschine. Innerhalb dieser Gießform 2 sind mehrere Kerne 3 in Reihe nebeneinander angeordnet und bilden die späteren Zylinderlaufbahnen aus.
-
Weiterhin wird die Kernstütze 1 derart in die Öffnung 16 der Gießform 2 eingesetzt, dass das Längenausgleichselement 10 an einer der ersten Wandung 18 gegenüberliegenden zweiten Wandung 19 der Gießform 2 anliegt. Dadurch ist vollflächiger Kontakt des Längenausgleichselements 10 mit der zweiten Wandung 19 der Gießform 2 ermöglicht, wobei vorteilhafterweise eine üblicherweise notwendige Aussparung in der Wandung 19, welche zur Anordnung einer stirnseitig an einer herkömmlichen Kernstütze ausgebildeten Ausformung dient, vermieden ist. Bedingt durch den vollflächigen Kontakt des Längenausgleichselements 10 mit der zweiten Wandung 19 ist zudem ein Ausbrechen des Kernsands der Gießform 2 im diesem Bereich vermieden.
-
Bedingt durch die Anordnung des Längenausgleichselements 10 an der ersten Stirnseite 9 der Kernstütze 1 werden eine bestimmungsgemäße Kernabstützung in der verlorenen Gießform 2 sowie eine Kompensation einer thermisch bedingten Ausdehnung der Gießform 2 und/oder der Kernstütze 1 in Längsrichtung der selbigen ermöglicht, wodurch eine besonders hohe Maßhaltigkeit der gegossenen Formelemente erreicht ist.
-
Durch das Längenausgleichselement 10 ist ein elastischer Längenausgleich der Kernstütze 1 in der Gießform 2 ermöglicht.
-
Die Kernstütze 1 wird während des Gießvorgangs von der heißen Schmelze zumindest oberflächlich angeschmolzen und bildet derart eine stoffschlüssige Verbindung mit dem zu gießenden Formelement aus. Dabei ist die Kernstütze 1 bevorzugt aus unlegiertem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ca. 0,1% gebildet. Diese Stähle sind für Grau- und Stahlguss gleichermaßen geeignet. Der Schmelzpunkt des verwendeten Stahls liegt höher als der Schmelzpunkt des Gussmaterials. Richtig bemessene Kernstützen 1 sollen eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Gusseisen der Schmelze ausbilden, insbesondere verschweißen. Beim Füllen der Gießform 2 wird die Oberfläche der Kernstütze 1 schnell bis in die Nähe der Temperatur der Schmelze erhitzt und durch Diffusion mit dem Kohlenstoff des Gusseisens angereichert. Dadurch wird die Schmelztemperatur einer Oberfläche der Kernstütze 1 herabgesetzt, wodurch diese anschmilzt.
-
Um zwischen zwei benachbarten Kernen 3 in der Gießform 2 eine ausreichende Wandstärke zu erzielen, werden in diesem Bereich die Abflachungen 11 der Kernstütze 1 angeordnet. Dadurch ist beidseitig der Kernstütze 1 ein hinreichend großer Freiraum für die Schmelze gebildet. Somit ist eine besonders geringe Wandstärke des gegossenen Formelements im Bereich dieser Abflachungen 11 und/oder Stauchungen der Kernstütze 1 ermöglicht.
-
Mittels des verdickten Bereichs 8 kann die Kernstütze 1 während des Gießvorgangs die Funktion eines herkömmlichen Kühlelements übernehmen, da der verdickte Bereich 8 im Vergleich zum übrigen Bereich 6 der Kernstütze 1 eine große thermische Energie aus der Schmelze aufnehmen kann und diese damit zumindest lokal abkühlt. Somit ist vorteilhafterweise in der erfindungsgemäßen Kernstütze 1 eine Abstütz- mit einer Kühlfunktionalität kombiniert.
-
Mittels der in die Kernspange 1, insbesondere den zweiten Abschnitt 15 des verdickten Bereichs 8, eingebrachter Nuten 13 kann vorteilhafterweise eine Blasenbildung in der Schmelze während des Gießvorgangs verhindert oder zumindest verringert werden, wodurch eine Gießqualität des Formelements gesteigert ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kernstütze
- 2
- Gießform
- 3
- Kerne
- 4
- Grundkörper
- 5
- Anschlagelement
- 6
- mittlerer Bereich
- 7
- stirnseitige Anlagefläche
- 8
- verdickter Bereich
- 9
- Stirnseite
- 10
- Längenausgleichselement
- 11
- Abflachung
- 12
- Übergangsbereich
- 13
- Nut
- 14
- erster Abschnitt
- 15
- zweiter Abschnitt
- 16
- Öffnung
- 17
- Oberfläche
- 18
- erste Wandung
- 19
- zweite Wandung
- B, C
- Breite
- H
- Höhe
- T
- Tiefe
