DE102016220359A1

DE102016220359A1 - Werkzeug und Verfahren zur Herstellung von Salzkernen

Info

Publication number: DE102016220359A1
Application number: DE102016220359.2A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Findeisen; Heiko Heuer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2036-10-19
Also published as: DE102016220359B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (1) zur Herstellung von Salzkernen (2) mit einer die Form des Salzkernes (2) abbildenden und mit einer Salzschmelze (3) befüllbaren Kavität (4). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kavität (4) durch einen eine Innenkontur des Salzkernes (2) abbildenden Kern (6) und durch ein den Kern (6) radial umschließendes und eine Außenkontur des Salzkernes (2) abbildendes erstes Werkzeugteil (7) begrenzt ist. Der Kern (6) weist ein hülsenförmiges Formteil (10) mit einer die Innenkontur des Salzkernes (2) abbildenden Außenseite (11) und ein in dem hülsenförmigen Formteil (10) angeordnetes axial bewegliches Steuerelement (12) auf. Durch eine axiale Bewegung des Steuerelementes (12) relativ zu dem hülsenförmigen Formteil (10) ist ein Außendurchmesser (15) des hülsenförmigen Formteiles (10) veränderbar. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Salzkernen (2) mittels eines derartigen Werkzeuges (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung von Salzkernen mit einer die Form des Salzkernes abbildenden und mit einer Salzschmelze befüllbaren Kavität und ein Verfahren zur Herstellung von Salzkernen mittels eines derartigen Werkzeuges.
Bei der Herstellung von Gussbauteilen, insbesondere solchen mit komplex geformten bzw. filigran ausgebildeten Hohlräumen und/oder nicht entformbaren Hinterschnitten können sogenannte verlorene Salzkerne zur Darstellung der Hohlräume bzw. Hinterschnitte verwendet werden. Es handelt sich hierbei um Formteile, die während des Gießvorganges in der Gießform an der entsprechenden Stelle positioniert sind und welche nach dem Gießvorgang durch einfaches Auswaschen rückstandsfrei mittels eines Spülmediums vom bzw. aus dem Gussbauteil entfernt werden.
Derartige Salzkerne werden ihrerseits durch einen Gießprozess hergestellt und zeichnen sich durch ein sehr sprödes Werkstoffverhalten aus. Die gegossenen Salzkerne unterliegen einer Erstarrung und einer Schwindung, bei welchen thermische Spannungen entstehen, die unter anderem zu Rissen in den Salzkernen führen können.
Aus der DE 10 2013 007 735 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines gussgeeigneten Salzkernes bekannt. Hierbei wir eine feuchte Salz-Pulvermischung in eine Kavität eines zweiteiligen Formwerkzeuges eingebracht. Anschließend wird die in die Kavität eingebrachte feuchte Salz-Pulvermischung unter hohem Druck verpresst, wobei die aus der Salz-Pulvermischung herausgedrückte Feuchtigkeit bzw. Salz-Lösung über die Teilungsebene des Formwerkzeuges und/oder über Entlastungskanäle aus der Kavität abgeführt wird. Danach wird das zweiteilige Formwerkzeug geöffnet und der Salzkern wird mit einer noch vorhandenen Restfeuchtigkeit entnommen. Diese Restfeuchtigkeit kann nachfolgend in einem Warmluft-Durchlaufofen entfernt werden, wobei der Trocknungsprozess zur Vermeidung von thermischen Spannungen oder Rissen oder zur Vermeidung einer Blasenbildung im Salzkern nicht zu sehr beschleunigt sein sollte.
Die DE 10 2013 009 055 A1 offenbart bereits ein Werkzeug und ein Verfahren zur Herstellung von Salzkernen für das Druckgießen von Metallen. Das Werkzeug umfasst ein als feststehender Unterstempel ausgebildetes Gesenk, einen Pressstempel, der als beweglicher Oberstempel ausgebildet ist, und einen Matrizenring. Das Gesenk und der Pressstempel begrenzen zwischen sich eine formgebende Kavität. Zur Herstellung eines Salzkernes wird in diese Kavität eine exakte Menge eines Salz-Flüssigkeitsgemisches eingebracht, welches nachfolgend in einem Pressvorgang durch Betätigung des Pressstempels bei Raumtemperatur verdichtet wird. Nach dem Verdichten bzw. Verpressen wird das Werkzeug durch Anheben des Pressstempels und durch Absenken des Matrizenringes geöffnet. Nach dem Entnehmen des die Endkontur aufweisenden Salzkernes aus dem Werkzeug kann dieser bei Raumtemperatur oder in einer Ofeneinrichtung nachtrocknen, um die enthaltene Restfeuchte zu beseitigen.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der EP 2 647 451 A1 bekannt. Hierbei werden die Salzkerne in einer Warmkammer-Druckgussmaschine hergestellt. Diese weist eine zwischen zwei Formhälften angeordnete Kavität auf, in welche eine aus mehreren Salzkomponenten bestehende Salzschmelze durch einen Druckgussvorgang eingepresst wird. Der gegossene Salzkern wird nach der Erstarrung, und zwar unmittelbar nach Erreichen einer zur Entnahme ausreichenden Festigkeit aus der Form entnommen, damit die bei weiterer Abkühlung einsetzende Schwindung des Salzkernes unbeeinträchtigt außerhalb der Form ablaufen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug und ein Verfahren zur Herstellung von Salzkernen zur Verfügung zu stellen, mittels welcher die Herstellung von filigranen bzw. komplexen und/oder eine Hinterschneidung aufweisenden Salzkernen trotz des spröden Werkstoffverhaltens der Salzkerne ermöglicht wird. Gleichzeitig sollen die thermischen Spannungen während der Erstarrung und Schwindung der Salzkerne kompensiert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Werkzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Werkzeug zur Herstellung von Salzkernen vorgesehen, bei welchem die Kavität durch einen eine Innenkontur des Salzkernes abbildenden Kern und durch ein den Kern radial umschließendes und eine Außenkontur des Salzkernes abbildendes erstes Werkzeugteil begrenzt ist, wobei der Kern ein hülsenförmiges Formteil mit einer die Innenkontur des Salzkernes abbildenden Außenseite und ein in dem hülsenförmigen Formteil angeordnetes axial bewegliches Steuerelement aufweist, wobei ein Außendurchmesser des hülsenförmigen Formteiles durch eine axiale Bewegung des Steuerelementes relativ zu dem hülsenförmigen Formteil veränderbar ist. Durch eine Verringerung des Kernaußendurchmessers vor der Entformung des Salzkernes lassen sich auf dem Werkzeug auch eine Hinterschneidung aufweisende Salzkerne prozesssicher herstellen. Außerdem wird durch die Möglichkeit der Veränderung des Außendurchmessers während der Herstellung des Salzkernes die Herstellung auch von komplexen bzw. filigranen Salzkernen gewährleistet, welche beispielsweise zur Darstellung von Kühlkanälen bei der Herstellung von Kühlmänteln von Elektromotoren verwendet werden. Gleichzeitig können die bei der Erstarrung und Schwindung des Salzkernes auftretenden thermischen Spannungen kompensiert werden.
Die aus einem Gemisch verschiedener Salze, beispielsweise aus einer Mischung aus Natriumcarbonat (Na₂CO₃) und/oder Kaliumchlorid (KCl) und/oder Natriumchlorid (NaCl), bestehende Salzschmelze hat vor bzw. während der Befüllung der Kavität des Werkzeuges eine Temperatur von ca. 650 bis 800 °C und wird durch ein Niederdruck-Gießverfahren mit einem Druck von etwa 0,2 bis 5 bar in die Kavität eingebracht.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Steuerelement des Kernes während der Befüllung der Kavität mit der Salzschmelze in einer ersten Funktionsstellung und während einer nachfolgenden Erstarrung des Salzschmelze in der Kavität in einer zweiten Funktionsstellung anordbar ist, wobei der Außendurchmesser des hülsenförmigen Formteiles bei einem in der zweiten Funktionsstellung angeordneten Steuerelement geringer ist als bei einem in der ersten Funktionsstellung angeordneten Steuerelement. Hierdurch wird vor bzw. während der Erstarrung der Salzschmelze der erforderliche Raum für die Erstarrung und Schwindung der Salzschmelze zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig wird der Salzkern durch den Verbleib in der Kavität ausreichend gestützt, sodass ein Zusammenfallen des Kernes während der Erstarrung und Schwindung wirksam verhindert wird. In der ersten Funktionsstellung wird das Formelement durch das Steuerelement belastet bzw. abgestützt, um eine Füllung der Kavität durch die unter Druck stehende Salzschmelze zu ermöglichen. In der zweiten Funktionsstellung wird die Belastung durch das Steuerelement aufgehoben und das Formteil kann gezielt nachgeben.
Hierbei erweist es sich als besonders zweckmäßig, dass das Steuerelement mittels einer Antriebseinrichtung und/oder durch eine von der erstarrenden Salzschmelze erzeugte und über das hülsenförmige Formelement auf das Steuerelement wirkende Kraft von der ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung überführbar ist. Das Steuerelement kann also zeitabhängig, d. h. nach einem vorab festgelegten Zeitablauf nach der vollständigen Befüllung der Kavität, mittels einer Betätigungs- bzw. Antriebseinrichtung von der ersten in die zweite Funktionsstellung überführt werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, das Steuerelement nicht zeitabhängig, sondern kraftabhängig zu verfahren. Hierbei wird das Steuerelement bei einer bestimmten Krafteinwirkung durch die erstarrende Salzschmelze von der ersten in die zweite Funktionsstellung überführt. Das Steuerelement ist primär kraft- und sekundär zeitgesteuert.
Weiterhin ist vorgesehen, dass eine Außenfläche des Steuerelementes und eine Innenfläche des hülsenförmigen Formteiles zumindest abschnittsweise aneinander anliegen und dass die Außenfläche des Steuerelementes und die Innenfläche des hülsenförmigen Formteiles zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet sind. Hierdurch wird ein stabiles Werkzeug bzw. ein stabiler Kern zur Verfügung gestellt, welches bzw. welcher auch hohe Drücke aushalten kann und eine lange Lebensdauer aufweist.
Die Veränderung des Außendurchmessers bei einer axialen Bewegung des Steuerelementes wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das hülsenförmige Formteil aus mehreren um das Steuerelement herum und alternierend angeordneten Haupt- und Zwischensegmenten besteht, welche derart mit dem Steuerelement gekoppelt sind, dass sich bei einer axialen Bewegung des Steuerelementes relativ zum Formteil die Zwischensegmente und die Hauptsegmente nacheinander den Außendurchmesser des hülsenförmigen Formteiles verändernd in radialer Richtung bewegen. Bei einer Bewegung des Steuerelementes von der ersten Stellung in die zweite Stellung werden zunächst die Zwischensegmente radial nach innen verschoben, hieran anschließend erfolgt eine radiale Verschiebung der Hauptsegmente nach innen, wodurch sich dann eine Reduzierung des Außendurchmessers des hülsenförmigen Formteiles ergibt.
In diesem Fall erweist sich als besonders vorteilhaft, dass die Haupt- und Zwischensegmente jeweils an keilförmigen Anlageflächen des Steuerelementes anliegen, wobei ein Winkel zwischen den keilförmigen Anlageflächen des Zwischensegmentes und einer Mittellängsachse des Kernes größer ist als ein Winkel zwischen den keilförmigen Anlageflächen der Hauptsegmente und der Mittellängsachse des Kernes. Hierdurch findet bei einer axialen Bewegung des Steuerelementes relativ zu den Haupt- bzw. Zwischensegmenten eine durch den Winkel der Anlageflächen relativ zur Mittellängsachse bestimmte Annäherung der Segmente in Richtung der Mittellängsachse bzw. Entfernung von der Mittellängsachse statt. Durch die unterschiedlich großen Winkel der Anlageflächen wird erreicht, dass sich bei einer axialen Bewegung des Steuerelementes, beispielsweise von einer ersten in eine zweite Funktionsstellung, die Zwischensegmente schneller nach innen bewegen als die Hauptsegmente. Auf diese Weise machen die Zwischensegmente Platz für die Hauptsegmente, sodass sich diese anschließend ebenfalls radial nach innen in Richtung der Mittellängsachse bewegen können.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Haupt- und Zwischensegmente jeweils durch eine einen Hinterschnitt aufweisende Verbindung mit den jeweiligen Anlageflächen des Steuerelementes gekoppelt sind. Hierbei kann die einen Hinterschnitt aufweisende Verbindung beispielsweise aus einer in eine Nut eingreifende und in Längserstreckung dieser beweglichen Leiste bestehen, wobei die Nut und die Leiste beispielsweise eine Schwalbenschwanzform aufweisen, um möglichst spielfrei eine Mitnahmebewegung zu ermöglichen.
Eine Entformung des Salzkernes wird auch dadurch ermöglicht, dass das erste Werkzeugteil aus zumindest zwei Werkzeugelementen besteht, welche in radialer Richtung relativ zueinander verlagerbar sind. Hierbei werden die Werkzeugelemente derart radial auseinanderbewegt, dass die Außenkontur des Salzkernes freigegeben wird und der erstarrte Salzkern zerstörungsfrei aus dem Werkzeug entnommen werden kann.
Weiterhin erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass ein relativ zum ersten Werkzeugteil axial bewegliches zweites Werkzeugteil vorgesehen ist, welches eine Führungseinrichtung für das Steuerelement des Kernes aufweist, entlang welcher das Steuerelement den Außendurchmesser des hülsenförmigen Formteils verändernd verfahrbar ist. Durch die insbesondere einteilig bzw. einstückig mit dem zweiten Werkzeugteil ausgebildete Führungseinrichtung wird eine definierte Bewegung des Steuerelementes und eine prozesssichere Abstützung des Steuerelementes während der Bewegung und während der Anordnung des Steuerelementes in den verschieden Funktionsstellungen gewährleistet.
Eine Entnahme des Steuerelementes bzw. des aus dem hülsenförmigen Formelement und dem Steuerelement bestehenden Kernes aus dem Werkzeug wird auch dadurch erleichtert, dass das Steuerelement beweglich mit dem zweiten Werkzeugteil verbunden ist und/oder dass das Steuerelement beweglich mit dem hülsenförmigen Formelement verbunden ist. Durch ein Abheben des als plattenförmigen Werkzeugoberteiles ausgebildeten zweiten Werkzeugteiles von dem ersten Werkzeugteil werden gleichzeitig auch das Steuerelement und das Formelement aus dem Werkzeug bzw. aus dem im Werkzeug angeordneten hülsenförmigen Salzkern entfernt.
Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass ein Angusskanal des Werkzeuges eine Einkerbung bzw. eine sprunghafte Querschnittsreduzierung aufweist. Bei der Erstarrung der Salzschmelze im Angusskanal bildet sich dann eine Sollbruchstelle aus. Hierdurch wird der erstarrte Salzkern bei der Entnahme im Bereich der Sollbruchstelle von dem erstarrten Material im Angusskanal mit einer definierten Kraft getrennt, sodass eine Beschädigung des filigran ausgebildeten und spröden Salzkernes bei der Entnahme verhindert werden kann.
Die Sollbruchstelle ist vorzugsweise in einem Anschnitt der Kavität oder in einem dem Anschnitt benachbarten Abschnitt des Angusskanals angeordnet. Im Bereich der Sollbruchstelle verjüngt sich der Anschnitt oder der Kanal derart, dass der erstarrte Salzkern in diesem Bereich eine reduzierte Querschnittsfläche aufweist.
Es erweist sich außerdem als besonders vorteilhaft, dass eine kleinste lichte Weite des Anschnittes und eine Länge des Anschnittes in Fließrichtung ein Verhältnis zwischen 1:5 und 1:10 aufweisen. Durch einen im Verhältnis zur Anschnittlänge sehr kleinen Anschnittquerschnitt wird gewährleistet, dass die Salzschmelze nach der vollständigen Füllung der Kavität als erstes im Bereich des Anschnittes erstarrt. Damit wird sichergestellt, dass der Salzkern sehr schnell aus dem Werkzeug entnommen werden kann, auch wenn im Salzkern noch Bereiche vorhanden sind, die noch nicht vollständig erstarrt sind bzw. die sich noch teilweise im fließfähigen Zustand befinden. Außerdem wird hierdurch ein einfaches, insbesondere automatisiertes, Abtrennen des Anschnittes vom Salzkern ermöglicht. Vorzugsweise ist in dem Bereich des Anschnittes auch die vorangehend beschriebene Sollbruchstelle vorgesehen, durch welche ein einfaches Abbrechen des Anschnittes vom Salzkern ermöglicht wird. Unter der kleinsten lichten Weite des Anschnittes ist der geringste Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden und den Anschnitt begrenzenden Wandflächen des Werkzeuges zu verstehen.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, dass das erste Werkzeugteil eine Kühleinrichtung aufweist, welche derart angeordnet ist, dass im Anschnitt oder in einem dem Anschnitt benachbarten Abschnitt des Angusskanal befindliche Salzschmelze kühlbar ist. Hierdurch wird das Erstarren der Salzschmelze im Anschnitt bzw. im benachbarten Angusskanal beschleunigt und auch die Funktion der Sollbruchstelle unterstützt. Die Kühleinrichtung ist beispielsweise als ein im ersten Werkzeugteil integrierter und mit einem Kühlfluid durchströmbarer Kühlkanal ausgebildet, welche die Kavität außenseitig vorzugsweise umlaufend umschließt.
Eine andere besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Angusssystem als Scheibenanguss ausgebildet ist. Durch einen scheibenförmigen bzw. tellerförmigen Anguss wird gewährleistet, dass die heiße Salzschmelze über den gesamten Umfang der ringfömig ausgebildeten Kavität gleichzeitig am Anschnitt ankommt, sodass eine gleichmäßige Füllung der Kavität mit der Salzschmelze sichergestellt ist.
Weiterhin erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass in einem Übergangsbereich zwischen dem Anschnitt und dem Angusskanal ein Hohlraum zur Aufnahme von bereits abgekühlter Salzschmelze vorgesehen ist. Bei der Füllung der Kavität wird die im Angusskanal befindliche und bereits teilweise abgekühlte Salzschmelze in den als Schmelzefalle ausgebildeten Hohlraum gedrückt und dort aufgefangen, sodass gewährleistet ist, dass ausschließlich sehr heiße Salzschmelze durch den Anschnitt in die Kavität gelangen kann. Durch die gegenüber der bereits abgekühlten Salzschmelze bessere Fließfähigkeit der sehr heißen Salzschmelze können auch Salzkerne mit sehr langen Fließwegen hergestellt werden.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des Werkzeuges zeichnet sich dadurch aus, dass eine Querschnittsfläche eines mit dem Angusskanal verbundenen Angusszapfens und eine kleinste Querschnittsfläche der Kavität ein Verhältnis von 5:1 aufweisen. Hierdurch wird ein voluminöser Anguss geschaffen, sodass als erstes der dünnwandige Salzkern in der Kavität und die Salzschmelze im Anschnitt erstarrt und anschließend die noch nicht erstarrte Salzschmelze aus dem Angusszapfen und dem Angusskanal wieder zurück in den unterhalb des Angusszapfens angeordneten Schmelzeofen fließen kann. Somit wird die zur Herstellung der Salzkerne erforderliche Menge an Salzschmelze reduziert und es können Energie und Kosten eingespart werden. Da die Kavität den Salzkern abbildet, entspricht die kleinste Querschnittsfläche der Kavität also der kleinsten Querschnittsfläche des hergestellten Salzkernes, also einem Querschnitt der filigranen Struktur des Salzkernes mit den geringsten Abmessungen.
Um eine prozesssichere Herstellung von Salzkernen mittels des erfindungsgemäßen Werkzeuges gewährleisten zu können, ist außerdem vorgesehen, dass sich bei geschlossenem Werkzeug zwischen einer Stirnseite der Führungseinrichtung des zweiten Werkzeugteiles und einer Anlagefläche des dritten Werkzeugteiles ein elastisch verformbares Federelement erstreckt. Die hohen Temperaturen der Salzschmelze sorgen dafür, dass sich das hülsenförmige Formteil ausdehnt und zwischen dem zweiten Werkzeugteil und dem dritten Werkzeugteil eingeklemmt wird, sodass ein Verfahren des Steuerelementes zwischen den jeweiligen Funktionsstellungen nicht möglich ist. Das an der Stirnseite der Führungseinrichtung und an der Anlagefläche anliegende Federelement führt nunmehr dazu, dass die thermische Dehnung des hülsenförmigen Formteiles kompensiert und ein Einklemmen desselben zwischen dem zweiten und dritten Werkzeugteil verhindert wird. Hierdurch kann das Steuerelement prozesssicher auch bei hohen Temperaturen zwischen den jeweiligen Funktionsstellungen verfahren werden. Das Federelement ist dabei entweder an der Stirnseite der Führungseinrichtung oder an dem dritten Werkzeugteil, insbesondere lösbar, fixiert. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass das Federelement als Tellerfeder bzw. als Tellerfederpaket ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Salzkernen mittels des vorstehend beschriebenen Werkzeuges vorgesehen, bei welchem zunächst die von dem Kern und dem ersten Werkzeugteil begrenzte Kavität mit der Salzschmelze befüllt wird, wobei das Steuerelement des Kernes währenddessen in der ersten Funktionsstellung angeordnet ist, in welcher das hülsenförmige Formteil durch das Steuerelement mit einer Stützkraft belastet wird, um das hülsenförmige Formteil gegenüber der unter Druck in die Kavität eingefüllten Salzschmelze abzustützen, und dass das Steuerelement für die anschließende Erstarrung der in der Kavität angeordneten Salzschmelze von der ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung überführt wird, in welcher das hülsenförmige Formteil entlastet wird und dadurch derart nachgibt, dass der Salzkern spannungsarm erstarren kann, und dass das Steuerelement des Kernes nach der Erstarrung des Salzkernes in der Kavität des Werkzeuges in eine dritte Funktionsstellung überführt wird, in welcher das hülsenförmige Formteil des Kernes die Innenkontur des Salzkernes freigibt. Nach der Freigabe der Innenkontur des Kernes durch die Anordnung des Steuerelementes in der dritten Funktionsstellung kann dann der aus dem Steuerelement und dem hülsenförmigen Formteil bestehende Kern aus dem noch im Werkzeug angeordneten hülsenförmigen Salzkern herausgefahren werden. Im Anschluss erfolgt dann die Freigabe der Außenkontur des Salzkernes durch ein radiales Verfahren der Werkzeugelemente des ersten Werkzeugteiles und der hergestellte und erstarrte Salzkern kann zerstörungsfrei aus dem Werkzeug entnommen werden. Nach der Rückführung der Werkzeugelemente des ersten Werkzeugteiles und dem Einsetzen des Kernes in das Werkzeug steht das Werkzeug dann zur Herstellung eines weiteren Salzkernes zur Verfügung. Selbstverständlich ist das Verfahren zur Herstellung von Salzkernen mittels des erfindungsgemäßen Werkzeuges automatisiert durchführbar.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine perspektivische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Werkzeuges zur Herstellung von Salzkernen mit einem in der ersten Funktionsstellung angeordneten Steuerelement;
2 eine perspektivische Schnittdarstellung des Werkzeuges mit einem in der zweiten Funktionsstellung angeordneten Steuerelement;
3 eine perspektivische Schnittdarstellung des Werkzeuges mit einem in der dritten Funktionsstellung angeordneten Steuerelement;
4 eine perspektivische Schnittdarstellung des Werkzeuges während der Entnahme des Steuerelementes;
5 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie V-V in 1 in einer wesentlich vereinfachten Prinzipdarstellung;
6 eine Schnittdarstellung des Werkzeuges in einer stark vereinfachten Seitenansicht;
7 eine perspektivische Darstellung eines mittels des Werkzeuges hergestellten Salzkernes;
8 einen vergrößerten Ausschnitt des in 7 dargestellten Salzkernes in einer Schnittdarstellung;
9 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Werkzeuges.
Die 1 bis 4 zeigen jeweils ein erfindungsgemäßes Werkzeug 1 zur Herstellung von Salzkernen 2 während der Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Salzkernen 2. Die in den 1 bis 4 dargestellten Verfahrensschritte laufen nacheinander ab. Das in einer perspektivischen Schnittdarstellung dargestellte Werkzeug 1 weist eine die Form des Salzkernes 2 abbildende und mit einer Salzschmelze 3 befüllbare Kavität 4 auf. In den abgebildeten Figuren weist der Salzkern 2 die Form einer aus mehreren Kühlkanälen bestehenden Kühlstruktur für einen Kühlmantel eines Elektromotors auf. Selbstverständlich kann der Salzkern 2 auch andere mehr oder weniger komplexe bzw. filigrane Formen aufweisen.
Die sich um eine Mittellängsachse 5 eines Kernes 6 erstreckende hülsenförmige Kavität 4 ist durch den eine Innenkontur des Salzkernes 2 abbildenden Kern 6 und durch ein den Kern 6 radial umschließendes und eine Außenkontur des Salzkernes 2 abbildendes erstes Werkzeugteil 7 begrenzt. Der Kern 6, das erste Werkzeugteil 7 und die Kavität 4 sind koaxial und zwischen einem als Oberteil ausgebildeten zweiten Werkzeugteil 8 und einem als Unterteil ausgebildeten dritten Werkzeugteil 9 anordbar bzw. angeordnet. Das zweite Werkzeugteil 8 ist hierbei relativ zu dem ersten Werkzeugteil 7 verfahrbar bzw. von diesem abhebbar.
Der Kern 6 weist ein äußeres hülsenförmiges Formteil 10 mit einer die Innenkontur des Salzkernes 2 abbildenden Außenseite 11 und ein im Inneren des hülsenförmigen Formteiles 10 angeordnetes und axial bewegliches Steuerelement 12 auf. Hierbei liegen eine Außenfläche 13 des Steuerelementes 12 und eine Innenfläche 14 des hülsenförmigen Formteiles 10 zumindest abschnittsweise aneinander an und sind zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet. Durch eine axiale Bewegung des Steuerelementes 12 in Richtung der Mittellängsachse 5 und relativ zu dem hülsenförmigen Formteil 10 kann ein Außendurchmesser 15 des hülsenförmigen Formteiles 10 je nach Bewegungsrichtung des Steuerelementes 12 entweder vergrößert oder verkleinert werden. Hierbei weist das Steuerelement 12 eine zentrale Durchbrechung 16 auf, in welcher eine einteilig mit dem zweiten Werkzeugteil 8 verbundene Führungseinrichtung 17 derart koaxial angeordnet ist, dass das Steuerelement 12 entlang und relativ zur Führungseinrichtung 17 bewegbar ist. Weiterhin weist das Steuerelement 12 ein beispielsweise mit einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung verbundenes Koppelelement 18 auf. Das Koppelelement 18 durchdringt dabei entsprechende Öffnungen 19 im zweiten Werkzeugteil 8, sodass das Koppelement 18 auf einer der Kavität 4 abgewandten Seite des zweiten Werkzeugteiles 8 angeordnet ist. Durch die Beaufschlagung des Koppelelementes 18 mittels einer Kraft kann das Steuerelement 12 entlang der Führungseinrichtung 17 des zweiten Werkzeugteiles 8 bewegt werden.
Das Werkzeug 1 umfasst ferner ein Angusssystem 20, mittels welchem die heiße, fließfähige Salzschmelze 3 unter Druck in die Kavität 4 des Werkzeuges 1 eingebracht werden kann. Der Anguss erfolgt durch das als Unterteil ausgebildete dritte Werkzeugteil 9 hindurch. Ein sich zwischen dem ersten Werkzeugteil 7 und dem hülsenförmigen Formteil 10 des Kernes 6 erstreckender Angusskanal 21 des Angusssystems 20 weist eine als Sollbruchstelle ausgebildete Querschnittsreduzierung 22, beispielsweise eine Einkerbung, auf.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung eines Salzkernes 2 anhand der 1 bis 4 näher erläutert. In 1 befindet sich das Werkzeug 1 in einer geschlossenen Stellung, in welcher die Kavität 4 über das Angusssystem 20 mit der fließfähigen Salzschmelze 3 befüllt wird. Das Steuerelement 12 des Kernes 6 ist dabei in einer ersten Funktionsstellung angeordnet, in welcher das hülsenförmige Formteil 10 durch das Steuerelement 12 abgestützt wird. Durch die Belastung des Steuerelementes 12 mit einer auf das Koppelelement 18 gerichteten Stützkraft (Pfeil 23) wird das die Kavität 4 begrenzende hülsenförmige Formteil 10 gegenüber der unter Druck in die Kavität 4 eingefüllten Salzschmelze 3 abgestützt (Pfeile 24). In der ersten Funktionsstellung weist das hülsenförmige Formteil 10 einen vorbestimmten Außendurchmesser 15 auf.
Nach der vollständigen Befüllung der Kavität 4 mit der Salzschmelze 3 wird das Steuerelement 12 für die anschließende Erstarrung der in der Kavität 4 angeordneten Salzschmelze 3 von der ersten, in 1 dargestellten Funktionsstellung in die in 2 dargestellte zweite Funktionsstellung überführt. Hierbei wird das Steuerelement 12 bzw. das mit dem Steuerelement 12 verbundene Koppelelement 18 von der Stützkraft entlastet und das Steuerelement 12 wird aktiv mittels der mit dem Koppelelement 18 verbundenen und nicht dargestellten Antriebseinrichtung oder durch die radial nach innen gerichtete Kraft der erstarrenden Salzschmelze 3 in die zweite Funktionsstellung überführt (Pfeil 25). Durch die Bewegung des Steuerelementes 12 in die zweite Funktionsstellung wird der Außendurchmesser 15 des mit dem Steuerelement 12 gekoppelten Formteiles 10 geringfügig reduziert und das Formteil 10 wird entlastet (Pfeile 26). Durch diese Nachgiebigkeit des hülsenförmigen Formteiles 10 kann der Salzkern 2 dann spannungsarm erstarren.
Im Anschluss an die spannungsarme Erstarrung des Salzkernes 2 in der Kavität 4 wird das Steuerelement 12 in eine in 3 dargestellte dritte Funktionsstellung überführt (Pfeil 27). Durch die Kopplung des Steuerelementes 12 mit dem hülsenförmigen Formteil 10 wird der Außendurchmesser 15 des Formteiles 10 bei der Bewegung des Steuerelementes 12 weiter reduziert (Pfeile 28). In der dritten Funktionsstellung weist das Formteil 10 einen Außendurchmesser 15 auf, welcher wesentlich kleiner ausgebildet ist als in der ersten und zweiten Funktionsstellung. Hierdurch gibt das hülsenförmige Formteil 10 des Kernes 6 die Innenkontur des bereits erstarrten Salzkerns 2 vollständig frei.
Nachfolgend kann dann, wie in 4 dargestellt, der aus dem Steuerelement 12 und dem Formteil 10 bestehende Kern 6 durch ein Abheben des als Oberteil ausgebildeten zweiten Werkzeugteiles 8 vom ersten Werkzeugteil 7 (Pfeil 29) aus dem noch im Werkzeug 1 angeordneten hülsenförmigen Salzkern 2 entnommen werden.
Um den bereits teilweise freigelegten Salzkern 2 zerstörungsfrei aus dem Werkzeug 1 entnehmen zu können, muss abschließend noch die Außenkontur des Salzkernes 2 freigelegt werden. Hierzu besteht das die Außenkontur abbildende erste Werkzeugteil 7, wie in 5 gut zu erkennen ist, aus mehreren radial auseinanderfahrbaren einzelnen Werkzeugelementen 30. Bei der abschließenden Entnahme des Salzkernes 2 aus dem Werkzeug 1 sorgt die als Sollbruchstelle ausgebildete Querschnittsreduzierung 22 des Angusskanals 21 dafür, dass der erstarrte Salzkern 2 durch die Entnahmebewegung unter Aufbringung einer geringen Kraft von der im Angusskanal 21 erstarrten Salzschmelze 3 getrennt wird.
Die Reduzierung des Außendurchmessers 15 des hülsenförmigen Formteiles 10 erfolgt, wie bereits beschrieben, durch die Kopplung des Formteiles 10 mit dem Steuerelement 12 und eine axiale Bewegung des Steuerelementes 12 relativ zu dem Formteil 10. Anhand der 5 wird eine mögliche Ausgestaltung und die Funktionsweise einer derartigen Kopplung näher erläutert.
5 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß der Linie V-V in 1 in einer wesentlich vereinfachten Prinzipdarstellung. Das hülsenförmige Formteil 10 besteht aus einer Vielzahl von um das Steuerelement 12 herum angeordneten Hauptsegmenten 31 und jeweils zwischen diesen angeordneten Zwischensegmenten 32. Dabei sind die Haupt- und Zwischensegmente 31, 32 jeweils derart mit dem Steuerelement 12 gekoppelt, dass sich bei einer axialen Bewegung des Steuerelements 12 relativ zum Formteil 10 zunächst die Zwischensegmente 32 und anschließend die Hauptsegmente 31 den Außendurchmesser 15 des hülsenförmigen Formteiles 10 verändernd in radialer Richtung bewegen.
Die alternierend angeordneten Haupt- und Zwischensegmente 31, 32 liegen jeweils an keilförmigen Anlageflächen 33, 34 des Steuerelementes 12 an. Dabei ist ein Winkel zwischen den keilförmigen Anlageflächen 33 der Zwischensegmente 32 und einer Mittellängsachse 5 des Kernes 6 größer als ein Winkel zwischen den keilförmigen Anlageflächen 34 der Hauptsegmente 31 und der Mittellängsachse 5 des Kernes 6. Die Hauptsegmente 31 und die Zwischensegmente 32 sind jeweils durch eine einen Hinterschnitt aufweisende Verbindung 35, insbesondere eine Schwalbenschwanzverbindung, mit den jeweiligen Anlageflächen 33, 34 des Steuerelementes 12 gekoppelt. Dabei weisen die Haupt- und Zwischensegmente 31, 32 jeweils eine sich in axialer Richtung erstreckende Leiste 36 auf, welche in einer entsprechend ausgebildeten und sich axial erstreckenden Nut 37 in den jeweiligen Anlageflächen 33, 34 verschiebbar angeordnet sind.
Durch eine derartige Kopplung findet bei einer axialen Bewegung des Steuerelementes 12 relativ zu den Haupt- bzw. Zwischensegmenten 31, 32 eine durch den Winkel der Anlageflächen 33, 34 relativ zur Mittellängsachse 5 bestimmte Annäherung bzw. Entfernung der Segmente 31, 32 zur bzw. von der Mittellängsachse 5 statt. Durch die unterschiedlich großen Winkel der Anlageflächen 33, 34 wird erreicht, dass sich bei einer axialen Bewegung des Steuerelementes 12, beispielsweise von der ersten in die zweite Funktionsstellung bzw. von der zweiten in die dritte Funktionsstellung, die Zwischensegmente 32 schneller nach innen in Richtung der Mittellängsachse 5 bewegen als die Hauptsegmente 32. Auf diese Weise bewegen sich zunächst die Zwischensegmente 32 (Doppelpfeil 38) und machen dadurch Platz für die Hauptsegmente 31, sodass sich diese anschließend ebenfalls radial nach innen in Richtung der Mittellängsachse 5 bewegen können (Einfachpfeil 39). Hierdurch ergibt sich dann die gewünschte Reduzierung des Außendurchmessers 15 des hülsenförmigen Formteiles 10.
Außerdem ist der 5 wie bereits angedeutet zu entnehmen, dass das erste Werkzeugteil 7 aus mehreren zusammengesetzten einzelnen Werkzeugelementen 30 besteht, welche zusammen die mit Salzschmelze 3 befüllbare Kavität 4 begrenzen und die Außenkontur des Salzkernes 2 abbilden. Zur Entnahme des in der Kavität 4 hergestellten Salzkernes 2 können die einzelnen Werkzeugelemente 30 separat oder zusammen jeweils in Richtung der gestrichelt dargestellten Richtungspfeile 40 derart radial nach außen bewegt werden, dass die Außenkontur des Salzkernes 2 freigegeben wird. Die Werkzeugelemente 30 des ersten Werkzeugteiles 7 sind relativ zueinander und relativ zu dem als Unterteil ausgebildeten dritten Werkzeugteil 9 verfahrbar.
Wie in den 6 bis 8 zu erkennen ist, ist das Angusssystem 20 als scheibenförmiger bzw. tellerförmiger Anguss ausgebildet. Der Scheibenanguss besteht aus einem Angusszapfen 41, welcher mit dem nicht dargestellten Schmelzeofen strömungstechnisch verbundenen ist, einem Angusskanal 21 und einem Anschnitt 42. Der Angusskanal 21 verbindet den Angusszapfen 41 mit dem Anschnitt 42 und der Anschnitt 42 bildet die Verbindung mit der Kavität 4 des Werkzeuges 1. Hierbei ist der Anguss bzw. der Angusszapfen 41 im Vergleich zu der den filigranen Salzkern 2 abbildenden Kavität 4 sehr voluminös ausgebildet. Vorzugsweise weisen eine Querschnittsfläche 43 des Angusszapfens 41 und eine kleinste Querschnittsfläche 44 der Kavität 4 ein Verhältnis von mindestens 5:1 auf. Durch den voluminöser Anguss wird erreicht, dass die bei Erstarren der Salzschmelze 3 in der Kavität 4 und im Anschnitt 42 noch im Angusszapfen 41 und dem Angusskanal 21 befindliche, fließfähige Salzschmelze 3 wieder zurück in den unterhalb des Angusszapfens 41 angeordneten Schmelzeofen fließen kann.
Ein weiterer Bestandteil des Angusssystems 20 ist ein als Schmelzefalle ausgebildeter Hohlraum 45, welcher in einem Übergangsbereich zwischen dem Angusskanal 21 und dem Anschnitt 42 angeordnet ist. Der Hohlraum 45 ist derart ausgestaltet und angeordnet, dass bei der Füllung der Kavität 4 mit der Salzschmelze 3 im Angusskanal 21 angeordnete und bereits abgekühlte Salzschmelze 3 in den Hohlraum 45 gedrückt und dort aufgefangen wird. Hierdurch wird gewährleistet, dass ausschließlich sehr heiße Salzschmelze 3 in die Kavität 4 eingeleitet wird.
Im Anschnitt 42 oder in einem benachbarten Abschnitt des Angusskanals 21 ist außerdem eine Sollbruchstelle 46 vorgesehen. Im Bereich der Sollbruchstelle 46 verjüngt sich der Anschnitt 42 derart, dass der erstarrte Salzkern 3 in diesem Bereich eine reduzierte Querschnittsfläche aufweist. Bei der Entnahme des Salzkernes 2 aus dem Werkzeug 1 wird dieser im Bereich der Sollbruchstelle 46 von der im Anschnitt 42 bzw. Angusskanal 21 befindlichen und erstarrten Salzschmelze 3 getrennt, sodass eine Beschädigung des filigranen ausgebildeten und spröden Salzkernes 2 verhindert werden kann.
Außerdem ist im Bereich des Anschnittes 42 eine Kühleinrichtung 47 vorgesehen, welche in dem die Kavität 4 begrenzenden ersten Werkzeugteil 7 angeordnet ist. Die Kühleinrichtung 47 kann beispielsweise, wie in 6 dargestellt, als ein von einem Kühlfluid durchströmbarer Kühlkanal ausgebildet sein, welcher den Anschnitt 42 außenseitig umlaufend umschließt und in dem ersten Werkzeugteil 7 integriert ist. Nach der Füllung der Kavität 4 mit der heißen Salzschmelze 3 wird durch die Kühleinrichtung 47 die in dem Anschnitt 42 befindliche Salzschmelze 3 abgekühlt, sodass das Erstarren dieser im Anschnitt 42 beschleunigt wird.
Wie insbesondere den 6 und 8 zu entnehmen ist, weist der Anschnitt 42 einen sehr kleinen Querschnitt auf. Vorzugsweise weisen eine lichte Weite 48 des Anschnittes 42 und eine Länge 49 des Anschnittes 42 in Fließrichtung ein Verhältnis zwischen 1:5 und 1:10 auf. Die lichte Weite 48 beträgt beispielsweise 2 mm und die Länge 49 des Anschnitts 42 zwischen 10 und 20 mm. Durch einen im Verhältnis zur Anschnittlänge sehr kleinen Anschnittquerschnitt wird gewährleistet, dass die Salzschmelze 3 nach der vollständigen Füllung der Kavität 4 als erstes im Bereich des Anschnittes 42 erstarrt. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Salzkern 2 sehr schnell aus dem Werkzeug 1 entnommen werden kann, auch wenn innerhalb des Salzkernes 2 noch Bereiche vorhanden sind, die noch nicht vollständig erstarrt sind bzw. die sich noch teilweise im fließfähigen Zustand befinden.
9 zeigt eine andere Ausführungsform des Werkzeuges 1. Bei geschlossenem Werkzeug 1 ist zwischen einer Stirnseite 50 der Führungseinrichtung 17 des zweiten Werkzeugteiles 8 und einer Anlagefläche 51 des dritten Werkzeugteiles 9 ist ein elastisch verformbares Federelement 52 angeordnet. Durch die mittels des Federelementes 52 erzeugte elastische Lagerung wird eine thermische Dehnung des hülsenförmigen Formteiles 10 in Folge der hohen Temperaturen der heißen Salzschmelze 3 kompensiert und ein Einklemmen des hülsenförmigen Formteiles 10 zwischen dem zweiten Werkzeugteil 8 und dem dritten Werkzeugteil 9 wird verhindert. Hierdurch wird ein Verfahren des Steuerelementes 12 zwischen den jeweiligen Funktionsstellungen prozesssicher ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeug
2: Salzkern
3: Salzschmelze
4: Kavität
5: Mittellängsachse
6: Kern
7: erstes Werkzeugteil
8: zweites Werkzeugteil (Oberteil)
9: drittes Werkzeugteil (Unterteil)
10: hülsenförmiges Formteil
11: Außenseite (Formteil)
12: Steuerelement
13: Außenfläche (Steuerelement)
14: Innenfläche (Formteil)
15: Außendurchmesser (Formteil)
16: Durchbrechung (Steuerelement)
17: Führungseinrichtung
18: Koppelelement
19: Öffnung (zweites Werkzeugteil)
20: Angusssystem
21: Angusskanal
22: Querschnittsreduzierung (Sollbruchstelle)
23: Pfeil
24: Pfeil
25: Pfeil
26: Pfeil
27: Pfeil
28: Pfeil
29: Pfeil
30: Werkzeugelement
31: Hauptsegment
32: Zwischensegment
33: Anlagefläche (Zwischensegment)
34: Anlagefläche (Hauptsegment)
35: Verbindung
36: Leiste
37: Nut
38: Doppelpfeil
39: Einfachpfeil
40: Richtungspfeil
41: Angusszapfen
42: Anschnitt
43: Querschnittsfläche (Angusszapfen)
44: Querschnittsfläche (Kavität)
45: Hohlraum (Schmelzefalle)
46: Sollbruchstelle
47: Kühleinrichtung
48: lichte Weite (Anschnitt)
49: Länge (Anschnitt)
50: Stirnseite
51: Anlagefläche
52: Federelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013007735 A1 [0004]
DE 102013009055 A1 [0005]
EP 2647451 A1 [0006]

Claims

Werkzeug (1) zur Herstellung von Salzkernen (2) mit einer die Form des Salzkernes (2) abbildenden und mit einer Salzschmelze (3) befüllbaren Kavität (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (4) durch einen eine Innenkontur des Salzkernes (2) abbildenden Kern (6) und durch ein den Kern (6) radial umschließendes und eine Außenkontur des Salzkernes (2) abbildendes erstes Werkzeugteil (7) begrenzt ist, wobei der Kern (6) ein hülsenförmiges Formteil (10) mit einer die Innenkontur des Salzkernes (2) abbildenden Außenseite (11) und ein in dem hülsenförmigen Formteil (10) angeordnetes axial bewegliches Steuerelement (12) aufweist, wobei ein Außendurchmesser (15) des hülsenförmigen Formteiles (10) durch eine axiale Bewegung des Steuerelementes (12) relativ zu dem hülsenförmigen Formteil (10) veränderbar ist.
Werkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (12) des Kernes (6) während der Befüllung der Kavität (4) mit der Salzschmelze (3) in einer ersten Funktionsstellung und während einer nachfolgenden Erstarrung der Salzschmelze (3) in der Kavität (4) in einer zweiten Funktionsstellung anordbar ist, wobei der Außendurchmesser (15) des hülsenförmigen Formteiles (10) bei einem in der zweiten Funktionsstellung angeordneten Steuerelement (12) geringer ist als bei einem in der ersten Funktionsstellung angeordneten Steuerelement (12).
Werkzeug (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (12) mittels einer Antriebseinrichtung und/oder durch eine von der erstarrenden Salzschmelze (3) erzeugte und über das hülsenförmige Formteil (10) auf das Steuerelement (12) wirkende Kraft von der ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung überführbar ist.
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenfläche (13) des Steuerelementes (12) und eine Innenfläche (14) des hülsenförmigen Formteiles (10) zumindest abschnittsweise aneinander anliegen und/oder dass eine Außenfläche (12) des Steuerelementes (12) und eine Innenfläche (14) des hülsenförmigen Formteiles (10) zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet sind.
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Formteil (10) aus mehreren um das Steuerelement (12) herum und alternierend angeordneten Haupt- und Zwischensegmenten (31, 32) besteht, welche derart mit dem Steuerelement (12) gekoppelt sind, dass sich bei einer axialen Bewegung des Steuerelementes (12) relativ zum hülsenförmigen Formteil (10) die Zwischensegmente (32) und die Hauptsegmente (31) nacheinander den Außendurchmesser (15) des hülsenförmigen Formteiles (10) verändernd in radialer Richtung bewegen.
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupt- und Zwischensegmente (31, 32) jeweils an keilförmigen Anlageflächen (33, 34) des Steuerelementes (12) anliegen, wobei ein Winkel zwischen den keilförmigen Anlageflächen (33) der Zwischensegmente (32) und einer Mittellängsachse (5) des Kernes (6) größer ist als ein Winkel zwischen den keilförmigen Anlageflächen (34) der Hauptsegmente (31) und der Mittellängsachse (5) des Kernes (6).
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupt- und Zwischensegmente (31, 32) jeweils durch eine einen Hinterschnitt aufweisende Verbindung (35) mit den jeweiligen Anlageflächen (33, 34) des Steuerelementes (12) gekoppelt sind.
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeugteil (7) aus zumindest zwei Werkzeugelementen (30) besteht, welche in radialer Richtung relativ zueinander verlagerbar sind.
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein relativ zum ersten Werkzeugteil (7) axial bewegliches zweites Werkzeugteil (8) vorgesehen ist, welches eine Führungseinrichtung (17) für das Steuerelement (12) des Kernes (6) aufweist, entlang welcher das Steuerelement (12) den Außendurchmesser (15) des hülsenförmigen Formteiles (10) verändernd verfahrbar ist.
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Anschnitt (42) der Kavität (4) oder in einem dem Anschnitt (42) benachbarten Abschnitt des Angusskanals (21) eine Sollbruchstelle (46) vorgesehen ist.
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine kleinste lichte Weite (48) des Anschnittes (42) und eine Länge (49) des Anschnittes (42) in Fließrichtung ein Verhältnis zwischen 1:5 und 1:10 aufweisen.
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeugteil (7) eine Kühleinrichtung (47) aufweist, welche derart angeordnet ist, dass im Anschnitt (42) oder in einem dem Anschnitt (42) benachbarten Abschnitt des Angusskanals (21) befindliche Salzschmelze (3) kühlbar ist.
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Angusssystem (20) als Scheibenanguss ausgebildet ist.
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergangsbereich zwischen dem Anschnitt (42) und dem Angusskanal (21) ein Hohlraum (45) zur Aufnahme von abgekühlter Salzschmelze (3) vorgesehen ist.
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsfläche (43) eines Angusszapfens (41) und eine kleinste Querschnittsfläche (44) der Kavität (4) ein Verhältnis von mindestens 5:1 aufweisen
Werkzeug (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei geschlossenem Werkzeug (1) zwischen einer Stirnseite (50) der Führungseinrichtung (17) des zweiten Werkzeugteiles (8) und einer Anlagefläche (51) des dritten Werkzeugteiles (9) ein elastisch verformbares Federelement (52) erstreckt.
Verfahren zur Herstellung von Salzkernen (2) mittels eines Werkzeuges (1) gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die von dem Kern (6) und dem ersten Werkzeugteil (7) begrenzte Kavität (4) mit der Salzschmelze (3) befüllt wird, wobei das Steuerelement (12) des Kernes (6) währenddessen in der ersten Funktionsstellung angeordnet ist, in welcher das hülsenförmige Formteil (10) durch das Steuerelement (12) mit einer Stützkraft (Pfeil 23) belastet wird, um das hülsenförmige Formteil (10) gegenüber der unter Druck in die Kavität (4) eingefüllten Salzschmelze (3) abzustützen, und dass das Steuerelement (12) für die anschließende Erstarrung der in der Kavität (4) angeordneten Salzschmelze (3) von der ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung überführt wird, in welcher das hülsenförmige Formteil (10) entlastet wird und dadurch derart nachgibt, dass der Salzkern (2) in der Kavität (4) spannungsarm erstarren kann, und dass das Steuerelement (12) des Kernes (6) nach der Erstarrung des Salzkernes (2) in der Kavität (4) des Werkzeuges (1) in eine dritte Funktionsstellung überführt wird, in welcher das hülsenförmige Formteil (10) des Kernes (6) die Innenkontur des Salzkernes (2) freigibt.