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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem einen inneren Hohlraum als Speiservolumen aufweisenden Speiserkorpus bestehenden Speisereinsatzes zum Einsetzen in eine beim Gießen von Metallen verwendete Gießform, wobei der Speiserkorpus den inneren Hohlraum wenigstens mit einem Deckelbereich und daran anschließenden, sich über die Höhenerstreckung des Speisereinsatzes erstreckenden Seitenwandbereichen umschließt.
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Derartige Speisereinsätze sind in den vielfältigsten Ausführungen im Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der
DE 201 12 425 U1 , wobei der dort noch vorgesehene metallische Speiserfuß ein besonderes Bauteil darstellt und nur im Bedarfsfall an dem fertigen Speisereinsatz angebracht wird. Der in der
DE 201 12 425 U1 beschriebene Speisereinsatz besteht vollständig aus einem exothermen Material, welches bei Kontakt mit dem heißen, beim Gießprozess in den Speiserhohlraum aufsteigenden Metall zündet und unter Freisetzung von Hitze verbrennt. Diese Hitze dient dazu, das in den Speiserhohlraum eintretende Metall flüssig zu halten, um dessen Rücksaugung bzw. Wiedereintritt in den Formhohlraum der Gießform während der Erstarrung des zu speisenden Gussteils zu ermöglichen. Bekanntermaßen werden derartige Speisereinsätze auf einer sogenannten Kernschießmaschine geschossen, indem das exotherme Material in einen die Form des Speisereinsatzes abbildenden Formkasten mittels einer darauf aufgesetzten Schießkopfplatte eingeschossen und anschließend der geschossene Speisereinsatz durch Begasung mit einem geeigneten Gas oder durch Wärmebehandlung zu seiner Aushärtung gebracht und nach danach entkernt wird.
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Durch die Abgabe des flüssigen Metalls verhält es sich so, dass der innere Hohlraum eines Speisereinsatzes während des Gießprozesses nur über einen Teil seiner Höhenerstreckung mit dem aus dem Formhohlraum der Gießform aufsteigenden Metall gefüllt bleibt, so dass es auch nur in diesem, mit dem heißen Metall angefüllten Bereich des Hohlraums aufgrund des direkten Kontaktes mit den aus dem exothermen Material bestehenden Seitenwandbereichen zu einem Wärmeübergang vom exothermen Material zu dem im Formhohlraum anstehenden Metall kommt. Insbesondere der Deckelbereich wie auch gegebenenfalls die unmittelbar daran anschließenden Seitenwandbereiche ohne Kontakt mit dem heißen Metall werden in den Wärmeübergang zunächst nicht einbezogen und haben insoweit allenfalls eine isolierende Wirkung gegen den den in die Gießform eingeformten Speisereinsatz umgebenden kalten Formsand.
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Weiterhin ist beispielsweise aus der
EP 2 489 449 A bekannt, dass der aus dem exothermen Material bestehende Speiserkorpus auf seiner Außenseite vollständig von einer aus einem isolierenden feuerfesten Material bestehenden Außenhülle umschlossen ist. Damit soll erreicht werden, dass die aus dem isolierenden Material bestehende Außenhülle die durch das flüssige Metall und die exotherme Reaktion mit dem aus dem exothermen Material bestehenden Speiserkorpus entstehende Wärme speichert. Ein derartiger Speisereinsatz ist jedoch sehr aufwendig herzustellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Speisereinsatz mit den eingangs genannten, gattungsgemäßen Merkmalen in seiner Materialeffizienz zu verbessern, ohne dass die Herstellung des Speisereinsatzes generell aufwendiger bzw. allenfalls geringfügig aufwendiger ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
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Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass der zumindest in seinem Deckelbereich aus einem isolierenden und in seinen Seitenwandbereichen aus einem exothermen Material aufgebaute Speiserkorpus in einer mit wenigstens einem ersten Formkasten für das exotherme Material und einem zweiten Formkasten für das isolierende Material und mit zwei jeweils den Formkästen für das exotherme Material und für das isolierende Material zugeordneten Schießkopfplatten versehenen Schießmaschine in zwei unmittelbar unter Einsatz der beiden Schießkopfplatten aufeinander folgenden Schießschritten geschossen und anschließend zu seiner Härtung behandelt und entkernt wird. Da die Herstellung des jeweils aus unterschiedlichen Materialien aufgebauten Speiserkorpus nun in einem Zug durch Anschießen des isolierenden Materials an das exotherme Material in einer dafür erfindungsgemäß mit zwei Formkästen und zwei zugeordneten Schießkopfplatten eingerichteten Schießmaschine erfolgt, ohne dass der Speiserkorpus oder Einzelteile davon zu seiner beziehungsweise ihrer Herstellung wie im Stand der Technik in mehreren Zwischenschritten gesondert gehandhabt werden müssen, ist die Herstellung eines Speiserkorpus vereinfacht und auch die dafür anzusetzende Fertigungszeit ist verkürzt.
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In einer ersten Ausführungsform sieht die Erfindung vor, dass auf eine den der Herstellung des Hohlraums des Speiserkorpus dienenden König tragende Grundplatte der Schießmaschine der die Seitenwandbereiche des Speiserkorpus abbildende erste Formkasten für das exotherme Material als Unterkasten aufgesetzt und nach dem Aufsetzen der ersten Schießkopfplatte auf den Unterkasten das exotherme Material in den Unterkasten eingeschossen wird, und dass nach dem Entfernen der ersten Schießkopfplatte der die Form des an die Endflächen der in dem Unterkasten geschossenen Seitenwandbereiche des Speiserkorpus anschließenden Deckelbereichs abbildende zweite Formkasten für das isolierende Material als Oberkasten aufgesetzt wird, in den nach Aufsetzen der zweiten Schießkopfplatte das isolierende Material eingeschossen wird. Demnach besteht der Speiserkorpus selbst aus zwei unterschiedlichen Materialien, soweit die Seitenwandbereiche aus exothermem Material bestehen und der Deckelbereich aus einem isolierenden Material. Dabei ist der Deckelbereich in seinem Auflagerbereich auf den Seitenwandbereichen des Speiserkorpus unmittelbar an die dem Deckelbereich zugewandten oberen Endflächen der Seitenwandbereiche angeschossen. Die Körnung des exothermen wie auch des isolierenden Materials bewirkt dabei eine durch das Anschießen hergestellte Verbindung des exothermen und des isolierenden Materials in ihren beiderseitigen Grenzflächen, ohne dass eine zusätzliche Verklebung oder dergleichen andere gesonderte Verbindungsbehandlung erforderlich wäre. Mit diesem Vorschlag ist der Vorteil verbunden, dass eine Einsparung an dem kostenintensiven exothermen Material erfolgt, weil in dem nicht mehr für den Wärmeübergang benötigten Deckelbereich das dort sonst vorhandene exotherme Material durch das preiswertere isolierende Material ersetzt ist.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Teil der an den Deckelbereich anschließenden Seitenwandbereiche des Speiserkorpus aus isolierendem Material besteht und in dem Oberkasten der Schießmaschine zusätzlich zum Deckelbereich ausgebildet ist. Hierbei wird die Einsparung an exothermen Material noch vergrößert, wobei die optimalen Höhenverhältnisse zwischen dem exothermen und dem isolierenden Material über die Seitenwandbereiche im einzelnen jeweils gesondert zu bestimmen sind.
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In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Speiserkorpus aus einem vollständig aus exothermem Material bestehenden und den inneren Hohlraum umschließenden Formkörper besteht, wobei ähnlich dem in der
EP 2 489 449 A beschriebenen Aufbau auf der Außenseite des exothermen Formkörpers ein aus isolierendem Material bestehender Deckelbereich als Außenmantel aufgebracht ist, der den exothermen Formkörper in dessen oberem Bereich abdeckt oder teilweise umhüllt. Auch der derartig aufgebaute Speiserkorpus wird jedoch in einer erfindungsgemäß vorgerichteten Schießmaschine in einem einheitlichen Herstellungsvorgang hergestellt.
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Im Einzelnen ist hierzu vorgesehen, dass zur Herstellung eines aus einem den inneren Hohlraum des Speiserkorpus vollständig mit Deckelbereich und daran anschließenden Seitenwandbereichen umschließenden und aus exothermen Material bestehenden Formkörpers und einem aus isolierendem Material bestehenden, zumindest den Deckelbereich ausbildenden Außenmantel bestehenden Speiserkorpus auf eine den der Herstellung des inneren Hohlraums dienenden König tragende Grundplatte der Schießmaschine der den Formkörper mit Seitenwandbereichen und Deckelbereich vollständig abbildende und zweiteilig mit einem Unterkasten und einem ersten Oberkasten ausgebildete Formkasten für das exotherme Material aufgesetzt und nach dem Aufsetzen der ersten Schießkopfplatte auf den zweiteiligen Formkasten das exotherme Material in den Formkasten eingeschossen wird, und dass nach dem Entfernen der ersten Schießkopfplatte einschließlich des ersten Oberkastens des zweiteiligen Formkastens für das exotherme Material der die Form eines den geschossenen Formkörper wenigstens in dessen Deckelbereich umschließenden oder abdeckenden Außenmantels abbildende Formkasten für das isolierende Material als zweiter Oberkasten aufgesetzt wird, in den nach Aufsetzen der zweiten Schießkopfplatte das isolierende Material zur Abdeckung oder zur teilweisen Umhüllung des aus exothermem Material geschossenen Formkörpers eingeschossen wird.
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Soweit in einer bekannten Weise ein Speiserkorpus auch einen seinem Deckelbereich gegenüberliegenden, beim Einsetzen des Speisereinsatzes in die Gießform dem Formhohlraum der Gießform zugewandten, an die Seitenwandbereiche anschließenden Bodenbereich mit einer darin angeordneten Durchtrittsöffnung aufweisend kann, bestehen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens der Bodenbereich und die Seitenwandbereiche gleichermaßen aus exothermem Material und werden daher in dem ersten Formkasten für das exotherme Material der Schießmaschine gemeinsam ausgebildet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung weiter erläutert, die insoweit nur beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung wiedergibt. Es zeigen:
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1 einen ersten Formkasten zum Einschießen von exothermem Material als Unterkasten einschließlich einer zugehörigen ersten Schießkopfplatte vor dem Einschießen des exothermen Materials,
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2 den Formkasten gemäß 1 nach dem Einschießen des exothermen Materials,
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3 den Formkasten gemäß 1 nach dem Entfernen der ersten Schießkopfplatte und Aufsetzen eines zweiten Formkastens als Oberkasten zum Einschießen von isolierendem Material einschließlich der zugehörigen zweiten Schießkopfplatte vor dem Einschießen des isolierenden Materials,
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4 den Formkasten gemäß 3 nach dem Einschießen des isolierenden Materials,
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5 einen zweiteiligen Formkasten mit Unterkasten und erstem Oberkasten zum Einschießen von exothermem Material einschließlich der zugehörigen ersten Schießkopfplatte vor dem Einschießen des exothermen Materials,
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6 den Formkasten gemäß 5 nach dem Einschießen des exothermen Materials,
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7 den Formkasten gemäß 5 nach dem Entfernen der ersten Schießkopfplatte sowie dem Ersetzen des ersten Oberkastens durch einen zweiten Oberkasten als Formkasten zum Einschießen von isolierendem Material einschließlich einer zugehörigen zweiten Schießkopfplatte nach dem Einschießen des isolierenden Materials.
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Aus 1 ist zunächst eine Grundplatte 10 einer nicht weiter dargestellten Kernschießmaschine ersichtlich, auf der ein erster Formkasten 11 zum Einschießen von exothermem Material arretiert ist, der auch als Unterkasten bezeichnet werden kann. Im Inneren des ersten Formkastens 11 ist auf der Grundplatte 10 ein König 12 angeordnet, dessen Form im Anschluss an den Schießvorgang und Entkernen eines fertig geschossenen Speiserkorpus Form und Abmessungen des inneren Hohlraumes des fertigen Speisereinsatzes bestimmt. Zwischen dem König 12 und den Außenwänden des ersten Formkastens 11 ergibt sich somit ein Hohlraum 13, der Form und Abmessungen der späteren Seitenwandbereiche des Speiserkorpus festlegt. In der Darstellung der 1 ist eine erste Schießkopfplatte 14 auf den ersten Formkasten 11 aufgesetzt, über deren Schießöffnung 15 exothermes Material in den ersten Formkasten 11 eingeschossen werden kann.
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Insoweit zeigt 2 den Gegenstand der 1 nach Beendigung des Schießvorganges, wobei der Hohlraum 13 nun mit exothermem Material ausgefüllt ist und sich somit Seitenwandbereiche 16 als exothermer Teil eines Speiserkorpus ausgebildet haben.
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Wie sich aus 3 ergibt, wird im Rahmen des Herstellungsverfahrens nach Wegnahme der ersten Schießkopfplatte 14 ein zweiter Formkasten 17 als Oberkasten auf den ersten Formkasten 11 aufgesetzt und damit arretiert, wobei in dem zweiten Formkasten 17 ein Hohlraum 18 ausgebildet ist, der den aus isolierendem Material herzustellenden Deckelbereich des Speiserkorpus bestimmt. Auf den zweiten Formkasten 17 ist eine zweite Schießkopfplatte 19 zum Einschießen des isolierenden Materials mit in dieser ausgebildeten Schießöffnungen 20 aufgesetzt.
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Soweit aus 4 der Zustand nach Beendigung des Einschießens des isolierenden Materials in den zweiten Formkasten 17 erkennbar ist, hat sich der isolierende Teil des Speiserkorpus als Deckelbereich 21 ausgebildet. An den diesbezüglichen Grenzflächen 22 zwischen dem exothermen Material der Seitenwandbereiche 16 und dem isolierenden Material des Deckelbereichs 21 hat sich durch den Schießvorgang eine mechanische Verbindung zwischen dem exothermen Material und dem isolierenden Material ergeben, so dass nunmehr ein fertiger Speiserkorpus 23 in den Formkästen 11, 17 vorhanden ist, der nun zum Aushärten behandelt werden kann. Dieses Aushärten geschieht beispielsweise entweder durch Beaufschlagung des Speiserkorpus mit einem geeigneten Gas oder durch eine Wärmebehandlung. Ist der Speiserkorpus 23 ausgehärtet, wird dieser aus den Formkästen 11, 17 entkernt. Der so hergestellte Speiserkorpus 23 ist somit aus aus exothermem Material bestehenden Seitenwandbereichen 16 und einem an die Seitenwandbereiche anschließenden, aus einem isolierenden Material bestehenden Deckelbereich 21 aufgebaut.
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Das in den 5 bis 7 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel darin, dass der herzustellende Speiserkorpus aus einem vollständig aus exothermem Material bestehenden und den inneren Hohlraum des Speisereinsatzes umschließenden Formkörper sowie aus einem auf der Außenseite des exothermen Formkörpers aus isolierendem Material aufgebrachten Außenmantel besteht, der den exothermen Formkörper in dessen oberem Bereich abdeckt oder teilweise umhüllt. Hierzu ist der erste Formkasten 11 zum Einschießen des exothermen Materials zweiteilig mit einem Unterkasten 24 und einem ersten Oberkasten 25 aufgebaut, wobei zwischen dem wiederum an der Grundplatte 10 befestigten König 12 und den Außenwänden von Unterkasten 24 und Oberkasten 25 der Hohlraum 13 zur Ausbildung der aus exothermem Material zu fertigenden Seitenwandbereiche gebildet ist. Auf den zweiteiligen ersten Formkasten 11 ist wiederum die erste Schießkopfplatte 14 mit Schießöffnungen 15 aufgesetzt. Soweit 2 den fertig geschossenen, aus exothermem Material bestehenden Formkörper 26 erkennen lässt, wird im Anschluss an den aus 2 ersichtlichen Zwischenzustand die erste Schießkopfplatte 14 einschließlich des ersten Oberkastens 25 weggenommen und durch einen zweiten Oberkasten 27 zum Einschießen des isolierenden Materials mit zugehöriger zweiter Schießkopfplatte 19 ersetzt. In dem zweiten Oberkasten 27 ist ein Hohlraum 28 mit einer derartigen Abmessung ausgebildet, dass der Hohlraum eine obere Abdeckung als Deckelbereich 21 für den Formkörper 26 ausbildet und zusätzlich die Seitenwandbereiche 16 des Formkörpers 26 über einen Teil von deren Höhenerstreckung außen als Außenmantel 29 umschließt. Soweit aus 7 der Zustand nach dem Einschießen des isolierenden Materials ersichtlich ist, erfolgt auch in diesem Zustand ein Aushärten des fertig geschossenen Speiserkorpus 23 durch Beaufschlagung mit einem geeigneten Gas oder mittels Wärmebehandlung, wonach auch hier der fertige Speiserkorpus 23 aus dem Unterkasten 24 und dem zweiten Oberkasten 27 entkernt wird.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
