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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Gussform und eine Pinole zur Herstellung von Gussteilen.
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Gussteile, wie Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderköpfe, werden immer komplexer und anspruchsvoller hinsichtlich ihrer fertigungstechnischen Umsetzung. Beispielsweise ergibt sich bei einer Bauteilentwicklung eines Vier-Zylinderkurbelgehäuses die Situation, dass Speisungsbereiche unmittelbar oberhalb stark gekühlter Bereiche angeordnet sind. Diese Bereiche befinden sich im Bauteilinneren. Die Herausforderung hierbei liegt darin, den Speisungsbereich für die notwendige Zeitspanne flüssig zu halten, während der angrenzende, mittels einer Pinole gekühlte Bauteilbereich schon erstarrt ist. Um dies zu realisieren müssen die beiden Bereiche thermisch voneinander getrennt werden.
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Zur Isolation von Speisungsbereichen gegenüber deutlich kälteren Bauteilbereichen, die durch eine Pinole gekühlt werden, werden Isolationskerne, meist Sandkerne verwendet, wie sie auch zur Abbildung von Hinterschneidungen in Gussbauteilen (z.B. Wassermantelstrukturen) zum Einsatz kommen. Sand ist ein ideales Medium, wenn es darum geht, flüssige Metalle in die richtige Form zu gießen. Dazu wird ein geeigneter Sand zunächst mit einem Bindemittel versetzt und anschließend maschinell in die gewünschte Form gepresst. Dieser sogenannte Sandkern gibt dem herzustellenden Werkstück die gewünschte Struktur.
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Bei den Isolationskernen handelt es sich um verlorene Kerne. Das bedeutet, dass sie für jeden Abguss entsprechend angefertigt werden müssen. Ebenso müssen diese Kerne mit den übrigen, für das Bauteil benötigten Kernen (z.B. Wassermantel- und Kurbelraumkern), zusammengesetzt werden. Beim Zusammensetzen kommen Steck- und/oder Klebeverbindung zum Einsatz. Damit verbunden sind ein erhöhter Aufwand bei der Kernmontage und Kernherstellung.
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DE 42 38 689 A1 offenbart eine Anlage zur Herstellung von Gussstücken, insbesondere zur Herstellung von Brennkraftmaschinen-Motorblöcken aus Leichtmetalllegierungen, mittels als geteilte Kokillen ausgebildeten Dauerformen mit einer mit Metallschmelze versorgbaren Gießstation sowie mit einer Arbeitsstation für das Öffnen und Schließen der Kokillenteile mittels druckmittelbetätigter Mechanismen und zum Einbau von Kernen und Entnehmen der Gussstücke.
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DE 10 2005 018 200 A1 offenbart ein Verfahren zum Gießen von Monoblock-Zylinderkurbelgehäusen aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung, die Verwendung einer Druckgießanlage zur Durchführung des Verfahrens, eine entsprechende Druckgießanlage und die Verwendung einer Aluminium Silizium Kupfer Magnesium-Legierung zur Durchführung des Verfahrens mit Verwendung der Druckgießanlage.
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Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung von Gussteilen zu vereinfachen, bei gleichzeitiger Reduktion der Herstellungskosten.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die vorstehend identifizierte Aufgabe wird gelöst durch eine Pinole als Gusskern zur Herstellung von Gussteilen, insbesondere Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderköpfe, aufweisend
- - einen aktiv gekühlten Kaltbereich und
- - einen gegen den Kaltbereich thermisch isolierten Warmbereich.
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Durch das Vorsehen der Pinole kann auf die aus dem Stand der Technik bekannten verlorenen Kerne verzichtet werden, da der Warmbereich als fester Bestandteil der Pinole den herkömmlichen Isolationskern aus Sand ersetzt. Damit lässt sich der Aufwand gegenüber einer Kernherstellung, eines Kernhandlings sowie ein mit einer Kernmontage verbundenes Zusammensetzen mittels Steck- und/oder Klebeverbindung deutlich reduzieren. Darüber hinaus wird erreicht, dass Speisungswege zur Gussteilherstellung infolge Wärmeerzeugung des Warmbereichs für eine Zufuhr von Schmelze offen gehalten werden.
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Vorzugsweise ist unter der Pinole ein als Gusskern ausgebildetes Bauteil zu verstehen. Bevorzugt ist unter der Pinole eine segmentierte Pinole mit zwei Bereichen zu verstehen. Bevorzugt sind die beiden Bereiche aus Metall. Besonders bevorzugt ist die Pinole als kompaktes Bauteil ausgebildet, die neben dem Kaltbereich den Warmbereich aufweist. Unter einem Gussteil ist ein Bauteil, insbesondere Werkstück, zu verstehen, dass mittels Gießverfahren herstellbar ist. Das Gussteil erhält seine Gestalt durch Erstarren von flüssigem Metall oder einer Legierung in einer Gussform. Vorzugsweise weist die Pinole eine konische Form auf bzw. ist als Kegelstumpf ausgebildet. Dabei kann die Pinole als Gusskern in eine Gussform eingesetzt werden, um in das herzustellende Gussteil eine Aussparung entsprechend der Ausgestaltung der Pinole einzubringen. Bevorzugt ist die Pinole als formgebendes Bauteil ausgebildet. Hierdurch sind definierte Formen innerhalb des Gussteils herstellbar. Mittels der Pinole soll eine Überbrückung eines starken Temperaturgradienten vom Warm- zum Kaltbereich erreicht werden. Besonders bevorzugt werden die Gussteile mittels Kokillengießen hergestellt, insbesondere Schwerkraftkokillengießen oder Niederdruckkokillengießen.
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Vorzugsweise weist der Kaltbereich der kegelstumpfförmigen Pinole einen Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des Warmbereichs der kegelstumpfförmigen Pinole. Besonders bevorzugt weist der Kaltbereich eine Höhe auf, die vorzugsweise der 2,0- bis 4,0-fachen, besonders bevorzugt der 2,5- bis 3,5-fachen, insbesondere der 3,0-fachen, Höhe des Warmbereichs entspricht. Damit ist der Warmbereich der Pinole ausreichend dimensioniert, um Schmelze, die über den Speisungsbereich zugeführt wird, bis zum Erreichen des Kaltbereichs flüssig zu halten, um so eine Erstarrung der Schmelze zu verzögern.
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Vorzugsweise weist die Pinole eine geringe Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Kaltbereich und dem Warmbereich auf. Bspw. stellt sich von einem ersten Punkt, der auf halber Höhe des Kaltbereichs an einer Oberfläche des Kaltbereichs angeordnet ist, zu einem zweiten Punkt, der auf halber Höhe des Warmbereichs an einer Oberfläche des Warmbereichs angeordnet ist, die geringe Wärmeleitfähigkeit ein. Die Höhe der Wärmeleitfähigkeit liegt im Bereich von 0,05 W/mK bis 30 W/mK.
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Der Kaltbereich ist eingerichtet, eine Temperatur im Bereich von vorzugsweise 100° bis 200°, bevorzugt 125°C bis 175°C auf seiner Oberfläche zu erzeugen. Hierdurch lässt sich eine den Kaltbereich umgebende Schmelze schnell abkühlen. Der Warmbereich ist eingerichtet, eine Temperatur im Bereich von vorzugsweise 300° bis 400°, bevorzugt 325°C bis 375°C auf seiner Oberfläche zu erzeugen. Hierdurch lässt sich eine den Warmbereich umgebende Schmelze ausreichend warm und damit flüssig halten.
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Vorzugsweise sind beide Bereiche der Pinole aus einem für mehrere Gussvorgänge verwendbarem Material gefertigt. Bevorzugt besteht der Warmbereich aus Stahl, insbesondere Werkzeugstahl. Bevorzugt besteht der Kaltbereich aus Stahl, insbesondere Werkzeugstahl. Dadurch lässt sich die Pinole für eine Vielzahl an Gussvorgängen wiederverwenden.
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Bevorzugt weist der Warmbereich eine aktive Heizung auf und/oder besteht zumindest teilweise aus einer kälteabschirmenden Isolierung. Unter einer aktiven Heizung ist ein je nach Größe und Bauart auch (Be-)Heiz(ungs)gerät oder -anlage, alternativ auch Wärmegerät, -erzeuger, -quelle oder -anlage genannt, ein Bauteil, ein Gerät oder eine technische Anlage, zu verstehen, das/die dazu eingerichtet ist/sind, dem Warmbereich, Wärmeenergie (Nutzwärme) zuzuführen. Unter einer kälteabschirmenden Isolierung ist eine Dämmung zu verstehen, die eingerichtet ist, einen Körper vor Abkühlung zu schützen. Vorzugsweise wird als kälteabschirmende Isolierung keramischer Werkstoff verwendet.
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Bevorzugt ist die aktive Heizung als Heizpatrone oder Heizkanal für ein Fluid ausgebildet. Hierdurch lässt sich mit einfachen Mitteln ein Erhitzen bzw. Erwärmen des Warmbereichs bewerkstelligen. Vorzugsweise ist die Heizpatrone mittig im Warmbereich angeordnet. Bevorzugt sind mehrere Heizpatronen im Warmbereich angeordnet. Dadurch lässt sich der Warmbereich zügig auf Temperatur bringen. Besonders bevorzugt ist das von der Heizpatrone/den Heizpatronen umgebende Material des Warmbereichs wärmeleitend ausgebildet.
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Vorzugsweise ist der Heizkanal spiralförmig im Warmbereich angeordnet. Bevorzugt sind mehrere Heizkanäle im Warmbereich angeordnet. Damit lässt sich der Warmbereich zügig auf Temperatur bringen. Bevorzugt ist ein Fluid vorgesehen, dass durch den Heizkanal/die Heizkanäle führbar ist. Besonders bevorzugt ist das vom Heizkanal/von den Heizkanälen umgebende Material des Warmbereichs wärmeleitend ausgebildet.
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Bevorzugt weist der Kaltbereich einen Kühlkanal für ein Fluid auf. Hierdurch lässt sich mit einfachen Mitteln ein Abkühlen des Kaltbereichs bewerkstelligen. Vorzugsweise ist ein Fluid vorgesehen, dass durch den Kühlkanal/die Kühlkanäle leitbar ist. Bevorzugt sind mehrere Kühlkanäle im Kaltbereich angeordnet. Damit lässt sich der Kaltbereich zügig auf Temperatur bringen. Besonders bevorzugt ist das vom Kühlkanal/von den Kühlkanälen umgebende Material des Kaltbereichs kälteleitend ausgebildet.
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Bevorzugt sind die Oberflächen der beiden Bereiche dazu eingerichtet sind, dass das Gussteil an den Oberflächen erstarrt. Vorzugsweise ist die Oberfläche beider Bereiche der Pinole aus Metall oder einer Metalllegierung. Hierdurch kann Wärme vom Warmbereich und Kälte vom Kaltbereich an die die Pinole umgebender Schmelze abgegeben werden. Bevorzugt ist die Schmelze eine Metallschmelze, insbesondere eine Legierungsschmelze, wie bspw. eine Aluminium-Silizium-Legierungsschmelze. Bevorzugt kann die aktive Heizung abgestellt werden, um eine Erstarrung der Schmelze zu beschleunigen.
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Bevorzugt ist zwischen dem Kaltbereich und dem Warmbereich eine Isolierung angeordnet. Hierdurch lässt sich eine räumliche Trennung der beiden Bereiche auf einfache Weise erzielen. Dabei werden eine Fläche des Warmbereichs, die sonst direkt an einer Fläche des Kaltbereichs anliegen würde, und die Fläche des Kaltbereichs voneinander isoliert. Mit anderen Worten findet eine Entkopplung der beiden Flächen mittels der Isolierung statt. Vorzugsweise besteht die Isolierung aus einem keramischen Werkstoff.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Gussform zur Herstellung von Gussteilen, insbesondere Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderköpfe, aufweisend wenigstens eine Pinole, vorgeschlagen. Auf diese Weise wird die erfindungsgemäße Gussform bereitgestellt, die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile der erfindungsgemäßen Pinole derart ersichtlich in entsprechender Weise zu verwirklichen, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
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Vorzugsweise ist die Gussform als Kokille ausgebildet. Bevorzugt ist die Pinole als Teil der Gussform an einer Innenseite der Gussform angeordnet und mit dieser vorzugsweise lösbar verbunden. Besonders bevorzugt ist die Pinole über ihren Kaltbereiche mit der Gussform verbunden bzw. an sie angeschlossen. Hierdurch lässt sich die Gussform zusammen mit der Pinole nach einem erfolgten Gießvorgang auf einfache Weise wieder vom Gussteil trennen.
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Vorzugsweise ist eine Gießanlage zur Herstellung von Gussteilen, insbesondere Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderköpfe, vorgesehen, aufweisend wenigstens eine Gussform. Bevorzugt weist die Gießanlage einen beispielsweise elektrisch beheizten Ofen oder Warmhalteofen auf. Der Ofen kann über eine gegebenenfalls ebenfalls beheizbare, zumindest aber wärmeisolierte Gießrinne mit einer gegebenenfalls ebenfalls beheizbaren oder wärmeisolierten Füllkammer in einer Gießmaschine verbunden sein. Ein Gießkolben kann eingerichtet sein, die Schmelze von der Füllkammer in eine Gussform, die Pinolen aufweist. Eine Regeleinrichtung kann für eine Aktivierung des Warm- und Kaltbereichs der Pinolen vorgesehen sein, wobei einzelne Verfahrensschritte durch eine Steuereinrichtung steuerbar sind, die für das Einhalten einer optimierten Gießtemperatur im Ofen und für die Temperaturregelung der Pinolen sorgt.
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Vorzugsweise wird die Pinole beim Kokillengießen, insbesondere beim dynamischen Kokillengießen verwendet, wie bspw. beim Kippgießen. Dabei wird ein Kernpaket, bestehend aus wenigstens einer Pinole mit ggfs. weiteren Kernen, bei einer senkrecht stehender Kokille in die Kokille eingelegt, also bei einem Kippwinkel von 0°. Anschließend wird die Kokille um 100° gekippt und ein Roboter befüllt einen Tümpel mit der Schmelze. Ist der Tümpel vollständig mit der Schmelze befüllt, wird die Kokille wieder in ihre Ausgangstellung zurückgefahren, also auf 0°. Hierdurch wird der Formhohlraum mit der Schmelze gefüllt. Diese Art der Formfüllung kann als eine „ruhige Füllung“ bezeichnet werden, da Turbulenzen in der fließenden Schmelze und der Einschluss von Oxiden vermieden werden. Nach einem erfolgten Gießen kann das fertig gegossene Gussteil aus der Kokille entnommen werden und es kann mit einem Gießen eines weiteren Gussteils fortgefahren werden.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Gussteilen, insbesondere Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderköpfe, mittels wenigstens einer in einer Gussform angeordneten Pinole als Gusskern, vorgeschlagen. Dabei weist das Verfahren den Schritt auf:
- - Einfüllen einer Schmelze in einen die Pinole umgebenden Raum innerhalb der Gussform bis die Schmelze wenigstens einen gegen einen Kaltbereich thermisch isolierten Warmbereich der Pinole erreicht hat.
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Dabei kann die Schmelze über einen Speisungsbereich, der sich vorzugsweise in Fließrichtung der Schmelze in einem Bereich oberhalb des Warmbereichs der Pinole in der Gussform befindet, in einen den Kaltbereich der Pinole umgebenden unteren Bereich der Gussform eingebracht werden. Damit die über den Speisungsbereich zugeführte Schmelze bis zum Erreichen des unteren Bereichs der Gussform nicht zu schnell erstarrt, wird mittels des Warmbereichs die Schmelze im flüssigen Zustand gehalten. Hierdurch ist ein Abkühlen der Schmelze im unteren Bereich der Gussform des zu gießenden Bauteils schnell erzielbar. Infolge der vom Kaltbereich erzeugten Abkühlung erfährt das zu gießende Bauteil ein Gefüge mit verbesserten Eigenschaften, wie bspw. eine erhöhte Bauteilfestigkeit.
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Vorzugsweise erfolgt das Einfüllen der Schmelze kontinuierlich bei Verwendung eines Kippgießverfahrens. Besonders bevorzugt wird die Gussform vollständig mit der Schmelze in einem Zug aufgefüllt. Dabei erfolgt das Auffüllen kontinuierlich.
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Vorzugsweise weist das Verfahren ferner folgenden Schritt auf:
- - Erstarren der Schmelze nach erfolgtem Auffüllen der Gussform mit der Schmelze.
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Infolge einer Kippbewegung der Gussform kann eine steigende Füllung der Gussform erreicht werden. Dabei kommt die Schmelze zuerst mit dem Kaltbereich der Pinole in Kontakt und kurze Zeit später mit dem Warmbereich der Pinole.
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Nach erfolgtem Auffüllen der Gussform mit der Schmelze erfolgt ein Erstarren der Schmelze in der Gussform. Das Erstarren geht einher mit einer Volumenreduzierung des Bauteils. Mit anderen Worten schrumpft das Bauteil infolge seiner Abkühlung. Zum Ausgleich dieses Schrumpfens erfolgt während des Erstarrens vorzugsweise ein Speisen (=Nachfließen) mit weiter zugeführter Schmelze über den Speisungsbereich. Dabei ermöglicht der Warmbereich infolge Wärmeerzeugung, die Speisungswege offen zu halten. Damit die über den Speisungsbereich zusätzlich zugeführte Schmelze nicht zu schnell erstarrt, wird mittels des Warmbereichs die Schmelze im flüssigen Zustand gehalten. Bevorzugt erfolgt ein Deaktivieren des Warmbereichs nach Beendigung des Speisungsvorgangs, wonach das fertig gegossene Bauteil aus der Gussform entnommen werden kann.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
- 1 ein schematischer Schnitt durch eine Pinole gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Darstellung der Pinole aus 1 im Bereich eines Speisers und eine Darstellung eines sich einstellenden Temperaturverlaufs;
- 3 ein schematischer Schnitt durch einen Teil einer Gussform mit zwei Pinolen gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 4 ein Flussdiagramm veranschaulichend Verfahrensschritte des Ausführungsbeispiels.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Pinole 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die als Gusskern ausgebildete Pinole 10 dient der Herstellung von Gussteilen, insbesondere Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderköpfe. Die Pinole 10 weist einen aktiv gekühlten Kaltbereich 11 und einen gegen den Kaltbereich 11 thermisch isolierten Warmbereich 12 auf. Die Pinole 10 weist als formgebendes Bauteil die Form eines Kegelstumpfes auf.
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Der Kaltbereich 11 der Pinole 10 weist einen Durchmesser 19 auf, der größer ist als ein Durchmesser 21 des Warmbereichs 12. Die Durchmesser 19 und 21 werden dabei in Bereichsmitte (an den Punkten 22, 23) gemessen. Der Kaltbereich 11 weist eine Höhe 18 auf, die in etwa dem 3,0-fachen einer Höhe 20 des Warmbereichs 12 entspricht. Hierdurch ist der Warmbereich 12 ausreichend dimensioniert, um Schmelze, die über einen Speisungsbereich zugeführt wird, bis zum Erreichen des Kaltbereichs 11 flüssig zu halten, um so eine Erstarrung der Schmelze zu verzögern. Von einem ersten Punkt 22, der auf halber Höhe 18 des Kaltbereichs 11 an einer Oberfläche des Kaltbereichs 11 angeordnet ist, zu einem zweiten Punkt 23, der auf halber Höhe 20 des Warmbereichs 11 an einer Oberfläche des Warmbereichs 11 angeordnet ist, stellt sich eine geringe Wärmeleitfähigkeit ein. Damit weist die Pinole 10 eine geringe Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Kaltbereich 11 und dem Warmbereich 12 auf.
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Um die Pinole für eine Vielzahl von Gussvorgängen verwenden zu können, sind die beiden Bereiche 11, 12 der Pinole 10 aus einem für mehrere Gussvorgänge verwendbarem Material gefertigt.
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Ferner weist die Pinole 10 eine Isolierung 13 auf. Die Isolierung 13 ist zwischen dem Kaltbereich 11 und dem Warmbereich 12 angeordnet. Die Isolierung 13 trennt den Kaltbereich 11 thermisch vom Warmbereich 12 ab. Die Oberflächen der beiden Bereiche 11, 12 der Pinole 10 sind eingerichtet, dass das Gussteil an den Oberflächen erstarrt.
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Der Warmbereich 12 der Pinole 10 weist eine aktive Heizung auf. Die aktive Heizung ist als eine Heizpatrone 16 ausgebildet. Die Heizpatrone 16 ist mittig im Warmbereich 12 angeordnet, um ein Erhitzen bzw. Erwärmen des Warmbereichs 12 zu bewerkstelligen. Alternativ können auch mehrere Heizpatronen verwendet werden. Weiter alternativ kann anstatt der aktiven Heizung oder neben der aktiven Heizung der Warmbereich auch teilweise aus einer kälteabschirmenden Isolierung bestehen.
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Der Kaltbereich 11 der Pinole 10 weist einen Kühlkanal 15 auf. Der Kühlkanal 15 verläuft spiralförmig innerhalb des Kaltbereichs 11. Ein Fluid ist durch den Kühlkanal 15 führbar, um den Kaltbereich 11 auf die gewünschte Temperatur zu bringen.
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2 zeigt eine Darstellung der Pinole aus 1 in einem Speisungsbereich 14 und eine Darstellung eines sich einstellenden Temperaturverlaufs 17. In der Bildebene ist der Speisungsbereich 14 oberhalb der Pinole 10 angeordnet. Dabei ist der Warmbereich 12 der Pinole 10 zum Speisungsbereich 14 hin orientiert. Eine Schmelze, die durch den Speisungsbereich 14 in Richtung zur Pinole 10 geführt werden kann, weist im Speisungsbereich 14 eine Temperatur von bspw. ca. 700°C auf. Der Warmbereich 12 erzeugt eine Temperatur von bspw. ca. 350°C um ein zu schnelles Abkühlen der vom Speisungsbereich 14 zugeführten Schmelze zu vermeiden. Der Kaltbereich 11 erzeugt eine Temperatur von bspw. ca. 150°C um ein schnelles Abkühlen der zugeführten Schmelze zu ermöglichen. Damit nimmt eine Temperatur gemäß dem Temperaturverlauf vom Speisungsbereich 14 zum Warmbereich 12 und vom Warmbereich 12 (mit dazwischen angeordneter Isolierung 13) zum Kaltbereich 11 ab.
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3 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Teil einer Gussform 1 mit zwei Pinolen 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hinsichtlich der entsprechenden Verfahrensschritte wird an dieser Stelle auf die 4 verwiesen.
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Die Pinolen 10 sind über ihre Kaltbereiche 11 an der Gussform 1 angeschlossen. Hierdurch lässt sich die Gussform 1 zusammen mit der Pinole 10 nach einem erfolgten Gießvorgang auf einfache Weise vom Gussteil trennen. Der in der 1 gezeigte Kühlkanal 15 sowie eine Energieversorgung zur Aktivierung der Heizpatrone werden durch die Gussform 1 geführt (nicht gezeigt).
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Zunächst erfolgt ein Bereitstellen 100 einer Schmelze 2. Im Anschluss daran erfolgt ein Einfüllen 200 der Schmelze 2 in einen die Pinole 10 umgebenden Raum innerhalb der Gussform 1 bis die Schmelze 2 wenigstens den gegen den Kaltbereich 11 thermisch isolierten Warmbereich 12 der Pinole 10 erreicht hat. Die Schmelze 2 wird über den Speisungsbereich 14, der sich in Fließrichtung der Schmelze 2 in einem Bereich 24 oberhalb des Warmbereichs 12 der Pinole 10 in der Gussform 1 befindet, in einen den Kaltbereich 11 der Pinole 10 umgebenden unteren Bereich 25 der Gussform 1 eingebracht. Damit die über den Speisungsbereich 14 zugeführte Schmelze 2 bis zum Erreichen des unteren Bereichs 25 der Gussform 1 nicht zu schnell erstarrt, wird mittels des Warmbereichs 12 die Schmelze 2 im flüssigen Zustand gehalten. Hierdurch ist ein Abkühlen der Schmelze 2 im unteren Bereich 25 der Gussform 1 des zu gießenden Bauteils schnell erzielbar. Infolge der vom Kaltbereich 11 erzeugten Abkühlung erfährt das zu gießende Bauteil ein Gefüge mit verbesserten Eigenschaften. Das Einfüllen 200 der Schmelze 2 erfolgt vorzugsweise kontinuierlich bei Verwendung eines Kippgießverfahrens.
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Nach einem erfolgtem vollständigen Auffüllen 300 der Gussform 1 mit der Schmelze 2 erfolgt ein Erstarren 400 der Schmelze 2 in der Gussform 1. Das Erstarren 400 geht einher mit einer Volumenreduzierung (= Schrumpfen) des Bauteils. Zum Ausgleich des Schrumpfens erfolgt während des Erstarrens 400 ein Speisen (= Nachfließen) 500 mit weiter zugeführter Schmelze 2 über den Speisungsbereich 14. Damit die über den Speisungsbereich 14 zusätzlich zugeführte Schmelze 2 nicht zu schnell erstarrt, wird mittels des Warmbereichs 12 die Schmelze 2 im flüssigen Zustand gehalten. Dabei hält der Warmbereich 12 die für das Gussteil benötigten Speisungswege offen. Ein Deaktivieren 600 des Warmbereichs 12 erfolgt vorzugsweise nach Beendigung des Speisungsvorgangs.
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Durch das Vorsehen der Pinole 10 kann auf die aus dem Stand der Technik bekannten verlorenen Kerne verzichtet werden. Damit lässt sich der Aufwand gegenüber einer Kernherstellung, eines Kernhandlings sowie ein mit einer Kernmontage verbundenes Zusammensetzen mittels Steck- und/oder Klebeverbindung deutlich reduzieren. Darüber hinaus wird erreicht, dass Speisungswege zur Gussteilherstellung infolge Wärmeerzeugung des Warmbereichs für eine Zufuhr von Schmelze offen gehalten werden.
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Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gussform
- 2
- Schmelze
- 10
- Pinole
- 11
- Kaltbereich
- 12
- Warmbereich
- 13
- Übergangsbereich
- 14
- Speisungsbereich
- 15
- Kühlkanal
- 16
- Heizpatrone
- 17
- Temperaturverlauf
- 18
- Höhe
- 19
- Durchmesser
- 20
- Höhe
- 21
- Durchmesser
- 22
- Punkt
- 23
- Punkt
- 24
- Bereich
- 25
- Bereich
- 100 - 600
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4238689 A1 [0005]
- DE 102005018200 A1 [0006]
