DE102014007888A1 - Verfahren zur Herstellung eines hohlen Salzkörpers für den Einsatz bei Gießprozessen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines hohlen Salzkörpers für den Einsatz bei Gießprozessen Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines für den Einsatz bei Gießprozessen geeigneten hohlen Salzkörpers. Bei dem Verfahren wird in einem Niederdruck-Gießprozess in eine Gießform für den Salzkörper von unten über wenigstens ein Steigrohr eine Salzschmelze gefüllt. Nach Erstarrung einer an die Gießform angrenzenden Randschicht der Salzschmelze wird der Druck des Niederdruck-Gießprozesses so verringert, dass ein noch flüssiger Anteil der Salzschmelze über das Steigrohr wieder aus der Gießform läuft. Der durch Erstarrung der Randschicht entstandene hohle Salzkörper wird dann aus der Gießform ausgeformt. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung hohler Salzkörper, die für den Druckguss geeignet sind und sich leicht aus dem entsprechenden Gussteil entfernen lassen. Mit dem Verfahren lassen sich auch Salzkörper mit komplexen Geometrien auf einfache Weise herstellen.

Description

  • Technisches Anwendungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Salzkörpers, der für den Einsatz bei Gießprozessen, insbesondere beim Druckguss, geeignet ist.
  • Das Druckgießverfahren ist eine hochproduktive Fertigungstechnologie zur Herstellung endkonturnaher und dünnwandiger Gussteile. Im Zuge der Umsetzung von Leichtbaukonzepten und der Funktionsintegration in Druckgussbauteilen nehmen die Anforderungen an die Komplexität der Gussteile erheblich zu.
  • Für die Herstellung von Druckgussteilen mit einfachen Hinterschnitten ist der Einsatz von hydraulischen oder mechanischen Kernzügen bekannt. Damit können jedoch nicht beliebig komplex geformte Gussteile hergestellt werden, wie dies aus dem Sand- und Kokillenguss durch den Einsatz verlorener Kerne möglich ist. Herkömmliche Kerne auf Sandbasis konnten wiederum bis heute nicht in der Druckgießtechnik eingesetzt werden. Die Kerne überstehen die Bedingungen im Druckguss nicht oder können nach dem Gießprozess nicht wirtschaftlich aus dem Gussteil entfernt werden.
  • Eine Alternative zu den Sandkernen stellen Salzkerne dar, die eine geschlossene Oberfläche besitzen und nicht von der metallischen Schmelze infiltriert werden. Aktuell werden derartige Salzkerne gepresst oder analog zur Sandkernherstellung geschossen. Diese Salzkerne sind jedoch nicht beliebig komplex herstellbar und häufig auch nicht ausreichend dicht, um ein Infiltrieren mit Schmelze zu verhindern.
  • Weiterhin ist es bekannt, Salzkerne in einem Kokillengießprozess oder in einem Druckgießprozess herzustellen, wobei eine geschlossene Außenhaut und eine hohe Festigkeit erreicht werden. So zeigt beispielsweise die DE 10 2009 015 984 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines massiven Salzkerns in einem Druckgießprozess. Durch die hohe Dichte der damit erzeugten Salzkerne wird jedoch ein einfaches Auswaschen der Kerne nach dem Umgießen mit metallischer Schmelze erheblich erschwert.
  • Aus der DE 2623303 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Formkernen aus niedrig schmelzenden Salzen oder Salzgemischen bekannt, die für die Herstellung von Kfz-Luftreifen oder ähnlichen Formkörpern aus gießfähigem, zu elastischem Kunststoff aushärtendem Material eingesetzt werden. Die massiven Salzkerne werden bei diesem Verfahren in einem Niederdruck-Gießprozess hergestellt.
  • Die DE 10 2012 108 079 B3 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Salzkerns für den Einsatz im Druckguss. Bei diesem Verfahren wird die Salzschmelze mit einem Druckkolben in eine Gießform eingefüllt und nach Verfestigung einer Randschicht der Salzschmelze an den Wandungen der Gießform ein noch fließfähiger Anteil mittels des Druckkolbens durch Druckerniedrigung wieder aus der Gießform abgezogen, um den hohlen Salzkern zu erhalten. Der Kontakt der Salzschmelze mit dem Druckkolben kann jedoch zu Korrosionsproblemen führen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Salzkörpern anzugeben, die sich für den Einsatz bei Gießprozessen eignen, eine komplexe Geometrie aufweisen können und sich bei Einsatz in Gießprozessen durch einfaches Auswaschen wieder aus dem gegossenen Bauteil entfernen lassen.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
  • Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine Gießform für den Salzkörper bereitgestellt und in einem Niederdruck-Gießprozess von unten über wenigstens ein Steigrohr mit einer Salzschmelze gefüllt. Nach Erstarrung einer an die Gießform angrenzenden Randschicht der Salzschmelze wird der Druck des Niederdruck-Gießprozesses so verringert, dass ein noch flüssiger Anteil der Salzschmelze über das Steigrohr wieder aus der Gießform läuft. Der durch Erstarrung der Randschicht entstandene hohle Salzkörper kann dann aus der Gießform ausgeformt werden.
  • Durch den Einsatz eines Niederdruck-Gießverfahrens für die Herstellung der hohlen Salzkörper werden Salzkörper mit einer Dichte erhalten, die sich beim Einsatz als verlorener Kern oder verlorene Form in einem späteren Gießprozess sehr einfach wieder aus dem gegossenen Bauteil entfernen lassen. Der Einsatz des Niederdruck-Gießprozesses, bei dem die Salzschmelze aus einem entsprechend beheizten Reservoir durch Druckeinwirkung über ein Steigrohr von unten in die Gießform gefüllt wird, ermöglicht ohne weitere Maßnahmen durch einfache spätere Erniedrigung des Druckes ein Zurücklaufen nicht erstarrter Salzschmelze aus der Gießform in das Reservoir. Dadurch lassen sich hohle Salzkörper in sehr einfacher Weise erzeugen. Da die Salzschmelze durch eine einfache Erniedrigung des Gasdrucks wieder zurück in das Reservoir laufen kann, ist dies steuerungstechnisch ein sehr einfacher Prozess mit entsprechend hoher Prozesssicherheit. Des Weiteren erfordert dieses Verfahren auch keinen Kolben, der mit der Salzschmelze in Kontakt steht, so dass auch keine Korrosionsprobleme auftreten können. Während der Druckguss aus fertigungstechnischen Gründen die Herstellung von hohl gegossenen Kernen verhindert, können diese jedoch sehr vorteilhaft aufgrund des geringeren Druckes mit einem Niederdruck-Gießprozess hergestellt werden. Diese hohlen Salzkörper können beispielsweise als verlorene Kerne, als Teilformen oder zusammengesetzt zu einer verlorenen Form eingesetzt werden. Die Salzkörper können eine einfache oder auch geometrisch hoch komplexe Geometrie aufweisen und sind allgemein für den Einsatz in der Gießereitechnik geeignet. Insbesondere halten sie auch den Bedingungen im Druckguss mit Metallen stand.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Gießform vor dem Ausformen des hohlen Salzkörpers durch Erhöhung des Druckes des Niederdruck-Gießprozesses von unten erneut über das Steigrohr mit der Salzschmelze gefüllt. Nach Erstarrung einer weiteren äußeren Schicht der Salzschmelze wird der Druck des Niederdruck-Prozesses wieder so verringert, dass der noch flüssige Anteil der Salzschmelze über das Steigrohr aus der Gießform läuft. Diese Schritte können noch mehrmals hintereinander wiederholt werden, um weitere Schichten zu erzeugen. Auf diese Weise wird ein hohler Salzkörper erhalten, dessen Wand bzw. Randschale aus mehreren Schichten aufgebaut ist. Dieser schichtweise Aufbau ermöglicht die Reduzierung von Spannungen und verhindert somit die Rissbildung – ähnlich wie bei Lackierverfahren, bei denen mehrere dünne Schichten aufgetragen werden.
  • Grundsätzlich kann die Wanddicke des hohlen Salzkörpers über die Temperatur der Gießform, die Temperatur der Salzschmelze, den Druck und die Druckhaltezeit gesteuert und reproduzierbar eingestellt werden. Je nach Anforderungen können damit Salzkörper mit unterschiedlicher Wanddicke hergestellt werden.
  • Die Wanddicke des hohlen Salzkörpers auch kann in Teilbereichen variiert werden, indem die entsprechenden Teilbereiche der Gießform einzeln bzw. unterschiedlich temperiert werden, um die Erstarrungszeit in diesen Bereichen zu beeinflussen, insbesondere gezielt zu erhöhen oder zu verringern. Dadurch können Salzkörper hergestellt werden, deren Wanddicke in den unterschiedlichen Teilbereichen an die jeweiligen Anforderungen angepasst ist. Das können mechanische Anforderungen sein, beispielsweise um für den Einsatz als verlorener Kern im Druckguss den Festigkeitsanforderungen zu entsprechen. Das können auch gießtechnische Anforderungen sein, um beispielsweise während der Erstarrung und Abkühlung gezielt Eigenspannungen zu reduzieren, die aufgrund unterschiedlicher oder ungünstiger Erstarrungsbedingungen, beispielsweise durch große Wanddickenunterschiede, entstehen und zur Rissbildung des Salzkörpers führen können. Grundsätzlich lassen sich durch die lokal unterschiedliche Temperierung je nach Geometrie der Salzkörper konstante Wanddicken über den gesamten Salzkörper oder auch unterschiedliche Wanddicken in den unterschiedlichen Teilbereichen erzeugen. Unter der Temperierung ist hierbei eine gezielte Einstellung bzw. Aufrechterhaltung einer Temperatur des entsprechenden Teilbereiches zu verstehen. Eine derartige lokal unterschiedliche Temperierung kann beispielsweise durch geeignet angepasste Öltemperierung, Wassertemperierung, Jet Cooling bzw. Super Cooling, Spiralkernkühlung, komplexe Teileinsätze mit Kühlkanälen hergestellt mittels Lasercusing, oder über geeignet eingesetzte Kühlplatten erfolgen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens wird für die Bereitstellung der Gießform wenigstens ein Modell für den Salzkörper aus einem Polymerschaum oder einer Polymerfolie mit Hilfe eines Formstoffes in ein Gießbehältnis eingeformt. Der Polymerschaum oder die Polymerfolie sind dabei so gewählt, dass sie sich beim Füllen der Gießform mit der Salzschmelze zersetzen. Die Gießform wird bei dieser Weiterbildung nicht wie bei anderen Ausführungsformen durch eine starre Form, bspw. aus Metall oder Keramik, sondern durch die Kombination aus dem Modell und dem Formstoff gebildet.
  • Für die Herstellung des (verlorenen) Modells wird in einer Ausgestaltung expandiertes Material verwendet, beispielsweise EPS (EPS: expandierbares Polystyrol) oder EPMMA (EPMMA: expandierbares Polymethacrylat). Das Modell wird vorzugsweise noch mit einer Schicht überzogen und mit Hilfe eines ungebundenen und/oder gebundenen Formstoffes in ein Gießbehältnis, beispielsweise einen Formenkasten, eingeformt. Der Formstoff wird vorzugsweise im Gießbehältnis noch verdichtet, beispielsweise durch Vibrieren. Anschließend wird gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren mit einer Salzschmelze im Niederdruck-Gießprozess ein Abguss durchgeführt, wobei sich der Polymerschaum des Modells durch den Kontakt mit der Salzschmelze zersetzt. Im Vergleich zu einem konventionellen Lost-Foam-Verfahren findet hier eine gerichtete Formfüllung entgegen der Schwerkraft statt. Dadurch können bei der Zersetzung des expandierten Materials die Gase gleichmäßig entweichen. Es werden keine Gase eingeschlossen, wie dies beispielsweise beim Gießen im Schwerkraftguss oder beim konventionellen Lost-Foam-Verfahren häufig der Fall ist. Nach der Formfüllung und Randschichterstarrung fließt wiederum die im Inneren des Salzkörpers verbliebene Restschmelze durch Druckreduzierung zurück in das Reservoir, in der Regel ein Schmelztiegel, um dadurch eine Hohlstruktur mit dickwandigen Bereichen zu erzielen. Die wärmeisolierende Wirkung von Sand als Formstoff vergrößert dabei das Prozessfenster für die Randschichterstarrung, weil die Erstarrungszeit durch den Sand langsamer ist als beim Einsatz von Stahlkokillen.
  • In der alternativen Ausgestaltung mit einer Polymerfolie als (verlorenes) Modell in Kombination mit binderlosem rieselfähigem Formstoff muss die Folie so ausgelegt sein, dass diese vom Formstoff nicht verformt wird. Die Polymerfolie stellt hierbei die Außenhaut des zu gießenden Salzkörpers dar und bildet innen einen Hohlraum. Damit wird die notwendige Wärmeenergie zur Zersetzung des Modellwerkstoffes reduziert. Vorzugsweise werden derartige Modelle oder Modellsegmente durch Thermoformen, Glasformen oder Streckblasformen aus der Kunststofffolie hergestellt. Insbesondere können die eingesetzten Polymerfolien eine vorgegebene Gasdurchlässigkeit aufweisen, wodurch unter Umständen auf die Verwendung von Schlichte beim Gießen verzichtet werden kann. Die Gasdurchlässigkeit kann durch verschiedene Maßnahmen bewirkt werden. Sie kann beispielsweise eine Materialeigenschaft der verwendeten Kunststofffolie sein. Die Gasdurchlässigkeit kann auch durch eine nachträgliche Perforierung der Polymerfolie bewirkt werden. Die Technik der Herstellung verlorener Modelle für das Lost-Foam-Gießverfahren aus Kunststoff- bzw. Polymerfolien ist beispielsweise aus der DE 10 2009 033 170 A1 bekannt. Die bei der Zersetzung des Modellwerkstoffs entstehenden Gase können dabei direkt in den Formstoff abgegeben werden, weil der Modellwerkstoff nur an der Grenzfläche vorliegt. Es entstehen damit auch weniger Gase bei der Zersetzung, so dass diese in dickwandigen Bereichen nicht unbedingt nach außen zur Grenzfläche Modell/Formstoff transportiert werden müssen. Die Formfüllung kann komplett laminar erfolgen. Auch hier wird nach der Formfüllung und Randschichterstarrung die im Inneren des Salzkörpers verbliebene flüssige Restschmelze durch Druckreduzierung zurück in das Reservoir abgelassen, um eine Hohlstruktur mit dickwandigen Bereichen zu erzielen.
  • Für das Gießen geometrisch komplexer Salzkörper können die Modelle auch aus mehreren einzelnen Segmenten aufgebaut und entsprechend zusammengesetzt, beispielsweise zusammengeklebt, werden. Die Dichte des Modellwerkstoffes kann dabei speziell auf den Wärmeinhalt der Salzschmelze und die beabsichtigte Art der Formfüllung, Erstarrung und/oder der zu erzielenden Struktur des Salzkörpers abgestimmt werden. Im Unterschied zum konventionellen Lost-Foam-Gießverfahren können die Modelle aus dem Polymerschaum mit einer geringeren Dichte hergestellt werden, da aufgrund der geringeren Dichte der Salzschmelze gegenüber einer Metallschmelze eine geringere Verdichtung des Formstoffes notwendig und damit die Gefahr einer Modellverformung geringer ist. Vorzugsweise wird das Modell daher aus einem Polymerschaum mit einer Dichte von < 20 kg/m3 hergestellt. Die Nutzung derartiger Modelle aus einem Polymerschaum oder einer Polymerfolie ermöglicht die Herstellung sehr komplexer Geometrien des Salzkörpers. Weiterhin wird durch diese Technik ein Kontakt mit metallischen Formen vermieden, die durch die Salzschmelze angegriffen werden könnten.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Das vorgeschlagene Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 ein erstes Beispiel für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens;
  • 2 ein zweites Beispiel für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens;
  • 3 ein drittes Beispiel für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens; und
  • 4 ein Beispiel für die Verwendung des mit dem Verfahren hergestellten Salzkerns im Druckguss.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • 1 zeigt ein Beispiel für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung eines hohlen Salzkerns. In der Teilabbildung a) der 1 ist hierbei ein Schmelztiegel 1 in einem Ofen 2 zu erkennen, über den die im Schmelztiegel 1 befindliche Salzmischung über der Schmelztemperatur gehalten wird. Der Schmelztiegel ist an der Oberseite abgeschlossen und über ein in die Salzschmelze 3 eintauchendes Steigrohr 4 mit einer Einfüllöffnung der Gießform 5 verbunden. Die Einfüllöffnung befindet sich an der Unterseite der Gießform 5.
  • Über eine Zufuhrleitung 6 für ein Druckmedium, bspw. Druckluft, wird ein Druck auf die Oberfläche der Salzschmelze 3 im Schmelztiegel 1 ausgeübt, durch den ein Teil der Salzschmelze 3 über das Steigrohr 4 in das Innere der Gießform 5 gedrückt wird, wie dies in der 1a) angedeutet wird. Die in diesem Beispiel metallische Gießform 5, eine Stahlkokille, sitzt auf einem entsprechenden Gießtisch 7. Die Kavität der Gießform 5 wird bei diesem Niederdruck-Gießprozess vollständig mit der Salzschmelze 3 gefüllt. Durch den Kontakt mit der Innenwand der Gießform 5, deren Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Salzschmelze liegt, erstarrt zunächst eine Randschicht bzw. Randschale 8 der Salzschmelze. Nach Erstarren dieser Randschale 8 bis zu einer gewünschten Wanddicke wird der Überdruck im Schmelztiegel abgelassen, so dass die noch innerhalb der bereits erstarrten Randschale verbliebene Restschmelze durch die Schwerkraft über das Steigrohr 4 wieder zurück in den Schmelztiegel 1 fließt. Dies ist in der 1b) angedeutet. Auf diese Weise wird ein durch die erstarrte Randschale 8 gebildeter hohler Salzkörper erhalten, der anschließend aus der Gießform 7 entformt werden kann.
  • Durch ein- oder mehrmaliges Wiederholen dieses Prozesses, d. h. der Schritte des Einfüllens von Salzschmelze durch Druckerhöhung und der erneuten Druckerniedrigung zum Ablassen des noch flüssigen Salzanteils nach Erstarren einer weiteren Randschicht kann eine noch dickere Randschale erhalten werden, die aus mehreren Schichten aufgebaut ist.
  • Anstelle einer Kokille aus Stahl oder einem anderen Material, beispielsweise einer Keramik, kann die Herstellung der Salzkörper auch mit Hilfe verlorener Formen aus einem Polymerschaum oder einer Polymerfolie erfolgen. Ein Beispiel für diesen Prozess ist in den Teilabbildungen a) bis h) der 2 schematisch dargestellt.
  • Im ersten Schritt dieser Verfahrensvariante wird im vorliegenden Beispiel ein Polystyrol-Modell 9, das die äußere Form des herzustellenden Salzkerns vorgibt, aus unterschiedlichen Segmenten 9a, 9b, 9c zusammengeklebt (2a). Die Klebenähte 10 sind in der 2b angedeutet. Die Bildung des Polystyrol-Modells 9 aus mehreren Segmenten hat den Vorteil, dass die einzelnen Segmente 9a, 9b, 9c eine einfache Geometrie aufweisen können und somit sehr einfach aus dem Polystyrol herstellbar sind. Im nächsten Schritt (2b) wird das Polystyrol-Modell mit dem Abguss 11 verbunden, der in diesem Beispiel ebenfalls aus Polystyrol besteht. Dieses Gießmodell mit dem daran befestigten Anguss wird dann mit Hilfe von Formsand 12 in einen Formenkasten 13 eingebettet, wie in der 2c schematisch dargestellt ist. Der Formenkasten weist eine untere Öffnung für die spätere Zufuhr der Salzschmelze auf. Nach dem Verdichten des Formsandes 12 erfolgt im nächsten Schritt der Abguss, bei dem die erhitzte Salzschmelze von unten über den Anguss 11 eingeleitet wird. Der entsprechende Ofen mit Schmelztiegel und Steigrohr ist in der 2 nicht dargestellt. Durch die hohe Temperatur der Salzschmelze zersetzt sich das Polystyrol des Angusses 11 sowie des Gießmodells 9, wodurch das von diesen Komponenten eingenommene Volumen durch die Salzschmelze ausgefüllt wird (2d). Nach dem Abkühlen einer äußeren Randschicht der Salzschmelze wird der Druck des Niederdruck-Gießprozesses erniedrigt, so dass der noch flüssige Anteil der Salzschmelze wieder zurück in den Schmelztiegel läuft. Dadurch weist der erstarrte Salzkern 8 die äußere Form des Gießmodells 9 auf, ist jedoch innen hohl ausgebildet (2e). Anschließend wird die erhitzte Salzschmelze erneut von unten über den Anguss 11 eingeleitet (2f) und nach Abkühlen einer weiteren äußeren Schicht der Druck des Niederdruck-Gießprozesses wiederum erniedrigt, so dass der noch flüssige Anteil der Salzschmelze wieder zurück in den Schmelztiegel läuft (2g). Dadurch wird eine gegenüber 2e erhöhte Wanddicke des Salzkerns erhalten. Die vorangehenden Prozessschritte können selbstverständlich auch noch ein- oder mehrmals wiederholt werden, um die Wanddicke noch weiter zu erhöhen. Nach der Erstarrung des hohlen Salzkerns 8 erfolgt das Ausbetten und das Abtrennen des Salzkerns 8 vom Abguss (2h).
  • Für die Salzschmelze kann bspw. eine Mischung aus 27 Gew.-% NaCl und 73 Gew.-% Na2CO3 verwendet werden. Auch beliebige andere Mischungen innerhalb dieses Systems sind möglich. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, andere Salzmischungen, bspw. weitere binäre und tertiäre Legierungssysteme, für die Salzschmelze einzusetzen. Beispiele hierfür sind Mischungen aus KCl und Na2CO3, aus NaCl, KCl und Na2CO3 oder aus NaCl, MgCl und Na2CO3. Dies ist selbstverständlich keine abschließende Aufzählung.
  • 3 zeigt in den Teilabbildungen a) bis f) schematisch nochmals ein Beispiel für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens mit Hilfe einer Stahlkokille. 3a zeigt die hierfür eingesetzte Stahlkokille (Gießform 5), die eine untere Öffnung für die Zufuhr der Salzschmelze aufweist. Die Salzschmelze 3 wird von unten durch diese Öffnung in die Gießform 5 eingeleitet (3b). Der entsprechende Ofen mit Schmelztiegel und Steigrohr ist in der 3 nicht dargestellt. Nach dem Abkühlen einer äußeren Randschicht der Salzschmelze wird der Druck des Niederdruck-Gießprozesses erniedrigt, so dass der noch flüssige Anteil der Salzschmelze wieder zurück in den Schmelztiegel läuft. Dadurch weist der erstarrte Salzkern 8 eine hohle Form auf (3c). Anschließend wird die erhitzte Salzschmelze erneut von unten in die Gießform 5 eingeleitet (3d) und nach Abkühlen einer weiteren äußeren Schicht der Druck des Niederdruck-Gießprozesses wiederum erniedrigt, so dass der noch flüssige Anteil der Salzschmelze wieder zurück in den Schmelztiegel läuft (3e). Dadurch wird wie im vorangegangenen Beispiel eine gegenüber 3c erhöhte Wanddicke des Salzkerns erhalten. Die vorangehenden Prozessschritte können selbstverständlich auch noch ein- oder mehrmals wiederholt werden, um die Wanddicke noch weiter zu erhöhen. Nach der Erstarrung des hohlen Salzkerns 8 erfolgt das Auslösen des Salzkerns 8 aus der Gießform 5 (3f).
  • Der auf diese Weise gemäß 2 oder 3 erhaltene hohle Salzkern 8 kann anschließend für den Metalldruckguss eingesetzt werden. Dies wird anhand der 4a bis 4e nochmals kurz erläutert. Der Salzkern 8 (4a) wird hierbei in die Druckgießform 14 eingelegt und in dieser Gießform mit einer Metallschmelze 15 umgossen (4b und 4c). Nach der Erstarrung der Metallschmelze wird das Metallbauteil mit dem inneren Salzkern aus der Druckgießform 14 entnommen (4d). Durch Ausspülen mit Wasser wird anschließend der Salzkern 8 herausgelöst, so dass das gewünschte Metallgussteil 16 mit einer entsprechenden Hohlstruktur erhalten wird (4e).
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Schmelztiegel
    2
    Ofen
    3
    Salzschmelze
    4
    Steigrohr
    5
    Gießform
    6
    Zufuhrleitung für Druckmedium
    7
    Gießtisch
    8
    Randschale bzw. hohler Salzkern
    9
    Gießmodell
    9a, b, c
    Segmente des Gießmodells
    10
    Klebenähte
    11
    Ansguss
    12
    Formsand
    13
    Formenkasten
    14
    Druckgießform
    15
    Metallschmelze
    16
    Metallgussteil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009015984 A1 [0005]
    • DE 2623303 A1 [0006]
    • DE 102012108079 B3 [0007]
    • DE 102009033170 A1 [0017]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung eines für den Einsatz bei Gießprozessen, insbesondere beim Druckguss, geeigneten hohlen Salzkörpers, bei dem – eine Gießform (5) für den Salzkörper bereitgestellt wird, – die Gießform (5) in einem Niederdruck-Gießprozess von unten über wenigstens ein Steigrohr (4) mit einer Salzschmelze (3) gefüllt wird, – nach Erstarrung einer an die Gießform (5) angrenzenden Randschicht (8) der Salzschmelze der Druck des Niederdruck-Gießprozesses so verringert wird, dass ein noch flüssiger Anteil der Salzschmelze (3) über das Steigrohr (4) wieder aus der Gießform (5) läuft, und – der durch Erstarrung wenigstens der Randschicht (8) entstandene hohle Salzkörper ausgeformt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (5) vor dem Ausformen des hohlen Salzkörpers durch Erhöhung des Druckes des Niederdruck-Gießprozesses von unten erneut über das Steigrohr (4) mit der Salzschmelze (3) gefüllt und nach Erstarrung einer weiteren Schicht der Salzschmelze (3) der Druck des Niederdruck-Gießprozesses wieder so verringert wird, dass der noch flüssige Anteil der Salzschmelze (3) über das Steigrohr (4) aus der Gießform (5) läuft.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schritte des erneuten Füllens der Gießform (5) und der anschließenden Verringerung des Druckes und Auslaufen des noch flüssigen Anteils der Salzschmelze (3) mehrmals nacheinander durchgeführt werden, um mehrere weitere erstarrte Schichten zu erzeugen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Teilbereiche der Gießform (5) während des Gießprozesses unterschiedlich temperiert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Teilbereiche so temperiert werden, dass unterschiedliche Dicken der Randschicht (8) sowie gegebenenfalls der weiteren Schichten in den unterschiedlichen Teilbereichen erhalten werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Teilbereiche so temperiert werden, dass die gesamte Randschicht (8) sowie gegebenenfalls die weiteren Schichten eine annähernd konstante Dicke aufweisen.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Teilbereiche so temperiert werden, dass Eigenspannungen in der Randschicht (8) sowie gegebenenfalls den weiteren Schichten gegenüber einer identischen Temperierung aller Teilbereiche verringert werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bereitstellung der Gießform (5) wenigstens ein Modell (9) für den Salzkörper aus einem Polymerschaum oder einer Polymerfolie mit Hilfe eines Formstoffes (12) in ein Gießbehältnis (13) eingeformt wird, wobei sich der Polymerschaum oder die Polymerfolie beim Füllen der Gießform (5) mit der Salzschmelze (3) zersetzt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (9) aus einem Polymerschaum mit einer Dichte von < 20 kg/m3 hergestellt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (9) aus einer Polymerfolie hergestellt wird, die eine vorgegebene Gasdurchlässigkeit aufweist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (9) vor dem Einformen geschlichtet wird.
DE102014007888.4A 2013-10-08 2014-05-26 Verfahren zur Herstellung eines hohlen Salzkörpers für den Einsatz bei Gießprozessen Active DE102014007888B4 (de)

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