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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Gussform aus einem Formstoff. Im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei derartigen Gussformen insbesondere um sogenannte verlorene Kerne oder Formteile für Gießformen zur Herstellung von gegossenen Bauteilen. Verlorene Kerne werden insbesondere bei der Herstellung von metallischen Gussteilen benötigt, um teilweise komplexe Formen von Hohlräumen innerhalb der herzustellenden Gussteile erzeugen zu können. Dafür muss die Gussform bzw. der verlorene Kern zunächst erzeugt werden, nachfolgend im eigentlichen Gießprozess mit einem Gussmaterial befüllt bzw. umhüllt werden und nach dem Aushärten des Gussteils entfernt werden, im Beispiel verlorener Kerne, um den gewünschten Hohlraum freizugeben.
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Die vorliegende Erfindung kommt insbesondere im Bereich der Herstellung von Gussformen für große und schwere metallische Gussteile zum Einsatz, bei denen vergleichsweise große Hohlräume benötigt werden und daher große Mengen von Formstoff zur Herstellung der Gussform erforderlich sind. Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft für die Herstellung von Gussformen für aus Metallschmelzen zu fertigende Teile einsetzen. Metallschmelzen neigen dazu, mit dem Formstoff zu reagieren, was aber unerwünscht ist. Insbesondere kann die Erfindung bei der Herstellung von Schiffspropellern bzw. deren Einzelteilen eingesetzt werden. Derartige Schiffspropeller können im fertiggestellten Zustand einen Durchmesser von mehreren Metern sowie ein Gewicht von mehreren Tonnen aufweisen. Die typischen Abmessungen der zur Herstellung der Teile von Schiffspropellern benötigten Formen liegen somit im Bereich von 0,5 bis 20 Meter.
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Als Formstoff für die Herstellung einer derartigen Gussform (verlorener Kern) können generell unterschiedliche Materialien eingesetzt werden, wobei eine Abstimmung auf den nachfolgenden Gießprozess erfolgen muss. Im Bereich des Metallgusses werden verlorene Kerne bevorzugt aus einem körnigen Formstoff hergestellt, der im Wesentlichen aus einem Formgrundstoff (bevorzugt Sand), einem Binder und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen gemischt ist. Der Formgrundstoff kann z. B. Quarzsand, Chromerzsand oder Olivinsand u.ä. sein, ebenso können auch nicht natürlich vorkommende Granulate als Formgrundstoff verwendet werden. Der körnige Formstoff wird nach der Formgebung ausgehärtet, um die nötige Formstabilität für den Gießprozess zu erreichen. Als Binder können Wasserglassysteme verwendet werden, wobei als Katalysator für die Aushärtung häufig Ester zugesetzt werden.
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Es hat sich allerdings gezeigt, dass das beschriebene Hinzufügen von Estern zum Formgrundstoff zwar für den Aushärteprozess hilfreich ist, die spätere Herauslösung des so erzeugten verlorenen Kerns aus einem Hohlraum eines Gussteils allerdings Schwierigkeiten bereiten kann und/oder den Einsatz von Chemikalien zur Auflösung des ausgehärteten Formstoffs erfordert. Auch die Entsorgung oder Wiederverwendung von bereits ausgehärtetem Formstoff führt zu Problemen und hohen Kosten, da mit Estern versetzter Formsand als Sondermüll behandelt werden muss. Ein weiteres Problem besteht darin, das die Zeitstandfestigkeit einer aus Sand, Wasserglasbinder und Ester erzeugten Gussform nach dem Aushärten begrenzt ist, da die geschaffene Form bereits nach wenigen Tagen erweicht, insbesondere bei Feuchtigkeitseintrag z. B. auf Grund erhöhter Luftfeuchtigkeit. Im Übrigen ist die unter der Verwendung von Estern erreichbare Endfestigkeit der Gussform begrenzt und liegt beispielsweise bei nur 25 kg/cm2 (Biegefestigkeit gemäß VDG - Merkblatt P72).
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Aus der
EP 2 916 976 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von verlorenen Kernen oder Formteilen zur Gussteilproduktion bekannt. Ein Formgrundstoff wird mit einem Alkalisilikat- oder Wasserglas-Binder vermischt und in einem Kernkasten als verlorener Kern oder als Formteil für die Gussteilherstellung geformt. Der verwendete Binder enthält mindestens Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat und Natriumaluminiumsilikat. Nachdem im Kernkasten der verlorene Kern aus dem Formgrundstoff geformt wurde, wird dem Kernkasten heiße Luft, die mit Kohlenstoffdioxid angereichert ist, zugeführt, um den Aushärteprozess zu beschleunigen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend von dem genannten Stand der Technik darin, eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Gussform aus einem körnigen Formstoff anzugeben. Insbesondere wird dabei angestrebt, die erforderlichen Zusatzstoffe zu minimieren, um die Umweltverträglichkeit des zu verwendenden Formstoffs zu verbessern sowie gesundheitliche Risiken bei der Verarbeitung solcher Formstoffe zu vermeiden. Angestrebt ist der vollständige Verzicht auf organischer Binder und Zusatzstoffe, da diese teilweise gesundheitsschädlich sind. Außerdem ist es gewünscht, höhere Festigkeiten für die aus dem Formstoff herzustellende Gussform zu erzielen, die Prozessgeschwindigkeit durch schnelleres Aushärten des Formstoffs dennoch hoch zu halten und die Dauerfestigkeit zu erhöhen, d. h. ein frühzeitiges Erweichen der ausgehärteten Form zu vermeiden.
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Die genannte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 10 gelöst.
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Die Vorrichtung zur Herstellung einer Gussform, insbesondere eines verlorenen Kerns, umfasst zunächst einen Modellkasten, in welchen ein die Gussform bildender Formstoff einfüllbar ist. Der Modellkasten kann in einer ersten Ausführungsform ein Kernkasten sein, der mit seiner inneren Oberfläche eine Modellkontur abbildet und als Umrandung des Formstoffs dient. In einer zweiten Ausführungsform bildet der Modellkasten einen Formkasten oder eine Schalung, welche als Umrandung/Abgrenzung für den Formstoff dient. Innerhalb des Modellkastens wird dann ein Modellkörper angeordnet, der eine außenliegende Kontur für das herzustellende Gussteil bereitstellt.
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Zur Anwendung kommt ein körniger Formstoff der bevorzugt aus Sand und Wasserglas als Binder besteht. Besonders bevorzugt wird außer Wasserglas kein weiterer Binder bzw. Binderbestandteil zugesetzt. Dieser Formstoff wird in an sich bekannter Weise durch vermischen des Sandes mit dem Wasserglas erzeugt, wobei insbesondere auf den Zusatz von Estern oder anderen organischen Hilfsstoffen verzichtet werden kann. Der Formstoff besitzt vor dem Aushärten eine körnige, rieselfähige Struktur, sodass er in an sich bekannter weise in den Modellkasten hinein gefüllt werden kann, um dort die Gussform zu bilden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiterhin einen Strömungskanal, der bevorzugt aus zahlreichen Strömungskanalabschnitten zusammengesetzt ist. Der Strömungskanal besitzt mindestens einen Zuführanschluss, über welchen erwärmte, getrocknete Luft mit Überdruck zugeführt werden kann. Der Zuführanschluss kann beispielsweise als ein Flansch oder eine Muffe gebildet sein, um verfügbare Rohrleitungen einfach und druckdicht anschließen zu können. Der Strömungskanal verläuft mit seinen Abschnitten im Modellkasten in einer an die herzustellende Gussform angepassten Weise, wie es nachfolgend erläutert wird. Der Strömungskanal besitzt zahlreiche Ausströmporen oder Ausströmlöcher, die das Ausströmen der erwärmten Luft in den Formstoff gestatten. Der Verlauf des Strömungskanals ist so gewählt, dass sämtliche Formstoffbereiche von der ausströmenden Luft in einer vorgegebenen Zeit auf eine vorgegebene Temperatur (Härtetemperatur) erwärmt werden, um das Aushärten des Formstoffs zu ermöglichen. In Abhängigkeit von der konkreten Form der herzustellenden Gussform wird der Strömungskanal dafür so im Modellkasten verlegt, dass der Abstand zwischen nach außen gerichteten Ausströmporen und der Wandung des Modellkastens nicht größer als eine vorbestimmte Freiströmungsstrecke ist.
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Eine geeignete Freiströmungsstrecke liegt beispielsweise im Bereich zwischen 5 und 30 cm, bevorzugt zwischen 10 und 20 cm, insbesondere etwa 15 cm. Die Freiströmungsstrecke ist abhängig von der Korngröße des Formstoffs, vom verwendeten Wasserglas und von der für das Aushärten zur Verfügung stehenden Zeitspanne. In jedem Fall muss durch eine geeignete Wahl der Freiströmungsstrecke sichergestellt sein, dass während des Aushärtens auftretende Feuchtigkeit durch die im Formstoff verbleibenden Poren-Kanäle abtransportiert werden kann und gleichzeitig ein ausreichender Wärmetransport durch die zugeführte erwärmte Luft möglich ist, um auch die vom Strömungskanal entfernt liegende Bereiche des Formstoffs auf eine Härtetemperatur zu bringen, die zum Aushärten mindestens erforderlich ist. Die im Formstoff zwischen den einzelnen Formstoffkörnern verbleibenden Hohlräume bilden innerhalb des Formstoffs Poren-Kanäle aus, über welche die durch den Strömungskanal zugeführte Luft nach außen geleitet wird. Die dafür erforderliche Porosität des Formstoffs muss auch während des Aushärtens aufrechterhalten bleiben, was die Länge der maximalen Freiströmungsstrecke begrenzt. Es ist verständlich, dass für den ebenfalls erforderlichen Wärmetransport zwischen benachbarten Abschnitten des Strömungskanals ein größerer Abstand verbleiben kann, der jedoch nicht größer als das Doppelte der Freiströmungsstrecke sein soll, sodass auch die innenliegenden Bereiche in der Gussform hinreichend erwärmt werden.
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Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Warmluftdruckerzeuger, welcher erwärmte und vorzugsweise getrocknete Luft erzeugt und diese mit einem zumindest geringen Überdruck an den Zuführanschluss des Strömungskanals liefert. Es hat sich gezeigt, dass beim Aushärten des Formstoffs aufgrund der Temperaturerhöhung chemische und physikalische Reaktionen im Wasserglas ablaufen bzw. beschleunigt werden, die einerseits eine Verfestigung des Formstoffs bewirken und andererseits Wasser freisetzen. Die damit innerhalb der Gussform auftretende Feuchtigkeit muss für einen gewünscht schnellen Aushärtevorgang abtransportiert werden, was mit Hilfe der den Formstoff durchströmenden erwärmten Luft möglich ist. Damit die erwärmte Luft möglichst viel Feuchtigkeit aufnehmen und abtransportieren kann, wird sie mit einer möglichst geringen Ausgangsfeuchtigkeit dem Strömungskanal zugeführt.
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Schließlich umfasst die Vorrichtung zur Herstellung einer Gussform auch eine Steuereinheit, welche den Warmluftdruckerzeuger steuert, um nach dem Einfüllen des Formstoffs in den Modellkasten die auf eine Quelltemperatur erwärmte Luft für einen vorbestimmten Härtezeitraum an den Zuführanschluss des Strömungskanals zu liefern. Die Steuereinheit regelt damit sowohl die Temperatur der vom Warmluftdruckerzeuger bereitgestellten Luft als auch die Dauer der Luftzufuhr. Die Quellentemperatur der erwärmten Luft soll einen Maximalwert nicht übersteigen, um Schädigungen des Formstoffs und übermäßige thermische Spannungen zu vermeiden. Die Quellentemperatur liegt daher bevorzugt im Bereich zwischen 120°C und 150°C, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 135°C bis 145°C.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der verringerten Zeit, die für das Härten des Formstoffs benötigt wird. Weiterhin ist von Vorteil, dass aufgrund der im gesamten Volumen des Formstoffs mindestens erreichten Härtetemperatur und des gleichzeitigen Abtransports frei werdenden Wassers allein das Wasserglas als Binder ausreicht,sodass keine weiteren Substanzen als Bindemittel benötigt werden, insbesondere auf den Einsatz von Estern und die Zufuhr von mit CO2 gesondert angereicherter Luft verzichtet werden kann. Dies erhöht die Umweltverträglichkeit und vermeidet gesundheitliche Risiken für die Benutzer.
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Durch die Erfindung ist außerdem eine gesteigerte Festigkeit der Gussform erzielbar. Die Festigkeit lässt sich im hier betrachteten Fall beispielsweise als Biegefestigkeit durch eine 3-Punkt-Biegung ermitteln, insbesondere gemäß den Vorgaben des VDG-Merkblatts P072. Durch die Erfindung sind Gussformen mit Biegefestigkeiten über 30 kg/cm2 bis teilweise über 60 kg/cm2 erreichbar, sofern der Formstoff eine Härtetemperatur von mindestens 120°C jedenfalls für kurze Zeit (< 1h) überschritten hat. Erreichbare höhere Festigkeiten des Formstoffs können zur Reduktion der benötigten Menge an Formstoff genutzt werden, womit eine ökologische und ökonomische Prozessoptimierung gelingt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung besitzt darüber hinaus einen oder mehrere Senken-Temperatursensoren. Diese erfassen die Temperatur des Formstoffs an mindestens einer oder mehreren weit von den Ausströmporen entfernten Positionen und liefern den erfassten Senken-Temperaturwert an die Steuereinheit, welche den Warmluftdruckerzeuger steuert, um die Temperatur der von diesem bereitgestellten Luft anzupassen. An diesen entfernten Positionen muss im Laufe des Härtezeitraums eine vorbestimmte Senken-Mindesttemperatur erreicht werden, um auch dort den Härtevorgang erfolgreich verlaufen zu lassen. Bei der Verwendung üblicher Wasserglasbinder liegt diese Senken-Temperatur im Bereich zwischen 50°C und 80°C, vorzugsweise bei etwa 65°C. Die mittlere maximale Härtetemperatur über den gesamten Formstoff wird in Abhängigkeit von der gewünschten Endfestigkeit des Formstoffs gewählt und beträgt bevorzugt mindestens 100°C, besonders bevorzugt mindestens 120°C.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Strömungskanal bzw. dessen Abschnitte nicht mehr als einen vorbestimmten Mindestabstand an die Wandung des Modellkastens heranreichen. Ein solcher Mindestabstand ist bereits erforderlich um die Gussform bzw. den verlorenen Kern ausreichend stabil für den nachfolgenden metallischen Gießprozess zu gestalten, sodass auch Randbereiche der Gussform bzw. des verlorenen Kerns während des folgenden Gießprozesses nicht beschädigt werden. Besonders bevorzugt ist der Mindestabstand etwa gleich der Freiströmungsstrecke, die zwischen dem Strömungskanal und der Wandung des Modellkastens verbleibt.
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In abgewandelten Ausführungen kann der Strömungskanal beispielsweise durch einen flexiblen metallischen Schlauch bzw. ein flexibles Rohr oder durch starre Gestellabschnitte bzw. Bewehrungsabschnitte gebildet sein. Die flexiblen Schläuche oder Rohre können aus einem metallischen Netz geformt sein, sodass die Ausströmporen durch die zahlreichen Maschen des Netzes gebildet sind. Alternativ dazu können zusätzlich vergrößerte Ausströmporen vorgesehen sein. Wenn der Strömungskanal integraler Bestandteil der Gestellabschnitte ist, kann dies zu einem vereinfachten Aufbau der gesamten Vorrichtung führen. Solche Gestellabschnitte werden in Gussformen eingebunden, um deren Stabilität zu erhöhen und das Handling der hergestellten Gussformen zu vereinfachen.
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Die Ausströmporen sind bevorzugt sowohl axial als auch am Umfang des Strömungskanals verteilt angeordnet, um ein möglichst gleichförmiges Durchströmen des Formstoffs zu gestatten. Der Abstand zwischen benachbarten Ausströmporen beträgt vorzugsweise weniger als ein Viertel der Freiströmungsstrecke. Der Öffnungsdurchmesser der Ausströmporen ist an die Korngröße des Formstoffs angepasst, um ein ungehindertes Eintreten des Formstoffs in den Strömungskanal und damit dessen Verstopfung oder die Verengung des Strömungsquerschnitts zu vermeiden. Dabei ist zu bedenken, dass der Formstoff im Ausgangszustand aufgrund des bereits eingemischten Binders leicht klumpend ist und daher nur in größeren Konglomeraten vorliegt. Der Öffnungsdurchmesser der Ausströmporen kann daher bei ca. 8 mm liegen, wenn die mittlere Korngröße etwa 0,6 mm beträgt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Gussform aus einem Formstoff umfasst folgende Schritte: In einem ersten Schritt wird ein Modellkasten bereitgestellt, in dessen Innenraum ein Strömungskanal verlegt ist, der einen Zuführanschluss sowie zahlreiche Ausströmporen aufweist und derart im Modellkasten angeordnet ist, dass der Abstand zwischen den nach außen gerichteten Ausströmporen und der Wandung des Modellkastens nicht größer als eine vorbestimmte Freiströmungsstrecke ist. Außerdem soll der Abstand zwischen den nach innen gerichteten Ausströmporen eines ersten Strömungskanalabschnitts und den nach innen gerichteten Ausströmporen eines gegenüberliegenden zweiten Strömungskanalabschnitts nicht größer als das Doppelte der Freiströmungsstrecke sein. In einem zweiten Schritt wird der Formstoff in den Modellkasten eingefüllt, wobei der Strömungskanal vom Formstoff eingeschlossen wird, mit Ausnahme der Abschnitte des Strömungskanals, die für eine Luftzuführung nach außen geführt werden müssen. In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird über einen Zuführanschluss dem Strömungskanal erwärmte, vorzugsweise getrocknete Luft zugeführt, sodass diese Luft aus den Ausströmporen in den Formstoff einströmt und diesen durchströmt. Während der Zufuhr der erwärmten Luft erfolgt mit Hilfe einer Steuereinheit ein Überwachen und Regeln der Temperatur der zugeführten Luft derart, dass die erwärmte Luft an den Ausströmporen eine vorbestimmte Quellentemperatur besitzt. Die Luftzufuhr wird für einen vorbestimmten Härtezeitraum aufrechterhalten, sodass der Formstoff am Ende des Härtezeitraums ausgehärtet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird außerdem die Temperatur an einer oder mehreren entfernt von den Ausströmporen liegenden Positionen bestimmt und dieser Senken-Temperaturwert wird bei der Bestimmung des Härtezeitraums und gegebenenfalls auch bei der Steuerung der Quellentemperatur berücksichtigt.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
- 1 eine vereinfachte Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Modellkastens mit einem eingesetzten starren Strömungskanal und mit eingefülltem Formstoff;
- 2 eine vereinfachte Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Modellkastens mit eingesetztem flexiblem Strömungskanal und Formstoff;
- 3 eine vereinfachte Schnittansicht einer dritten Ausführungsform des Modellkastens mit Bewehrung, Schalung und Strömungskanal, Formstoff sowie mit einem Modellkörper;
- 4 eine vereinfachte Schnittansicht einer vierten Ausführungsform des Modellkastens mit einem formgebenden Strömungskanal sowie mit Formstoff und Modellkörper.
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1 zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung eine Schnittansicht einiger wesentlicher Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Gussform. Zunächst umfasst diese Vorrichtung einen Modellkasten 01, der in dieser Ausführung als Kernkasten gebildet ist. Auch wenn in der Darstellung lediglich ebene und rechtwinklig zueinander stehende Innenwände des Modellkastens 01 gezeigt sind, dient der Kernkasten regelmäßig der Konturgebung für die herzustellende Gussform. Zur Erzeugung der Gussform wird in den Modellkasten 01 ein Formstoff 02 eingefüllt, insbesondere eine Mischung aus Sand und Wasserglasbinder. Der beim Einfüllen noch rieselfähige Formstoff 02 wird im weiteren Prozess ausgehärtet, sodass an dessen Ende ein ausgehärteter Formstoff als die gewünschte Gussform vorliegt. Innerhalb des Modellkastens 01 erstreckt sich ein Strömungskanal 03, der mehrere Abschnitte und ggf. Abzweigungen umfasst. Im dargestellten Beispiel verläuft im Modellkasten 01 ein erster U-förmiger Strömungskanal 03 und ein zweiter T-förmiger Strömungskanal 03. Jeder eigenständige Strömungskanal besitzt einen Zuführanschluss 04, über welchen erwärmte Luft eingespeist wird, wie dies durch dickere Strömungspfeile symbolisiert ist. Der Strömungskanal 03 besitzt zahlreiche Ausströmporen 05, die entlang des Strömungskanals und umfangsseitig an diesem verteilt angeordnet sind. Aus den Ausströmporen 05 strömt die über den Zuführanschluss 04 zugeführte erwärmte und getrocknete Luft in den Formstoff 02 ein, welcher unmittelbar an den Strömungskanal angrenzt und diesen umgibt. Durch dünne gerade Strömungspfeile innerhalb des Formstoffs 02 ist symbolisiert, dass die Luftströmung durch den Formstoff hindurch erfolgt, was durch die dauerhafte Porosität des Formstoffs ermöglicht ist.
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Die erwärmte Luft wird von einem Warmluftdruckerzeuger (nicht gezeigt) erzeugt, wobei die Luft außerdem getrocknet wird, damit ihre Feuchtigkeitswerte gering sind. Die erwärmte Luft tritt mit einer Quellentemperatur an den Ausströmporen 05 aus, wobei die Quellentemperatur vorzugsweise im Bereich von 130°C bis 140°C gewählt ist. Bei ihrem Weg durch den Formstoff 02 nimmt die Luft die dort durch den Aushärteprozess entstehende Feuchtigkeit auf und transportiert diese nach außen. Sofern die Wandung des Modellkastens luftdicht gestaltet ist, wird die Luft und mit der aufgenommenen Feuchtigkeit im einfachsten Fall über die offene Oberseite aus dem Modellkasten 01 abgeführt. Auf ihrem Weg von den Ausströmporen 05 durch den Formstoff 02 erwärmt die Luft außerdem den Formstoff auf eine Aushärtetemperatur die abhängig ist von der gewählten Zusammensetzung des Formstoffs. Beispielsweise beginnt der Vorgang des Aushärtens bei einer Härtetemperatur von 65°C, sodass die Strömungs- und Temperaturverhältnisse im Formstoff so gewählt werden müssen, dass auch in den Randbereichen, also entfernt von den Ausströmporen 05 noch mindestens diese Härtetemperatur erreicht wird. Innerhalb des Formstoffs 02 besteht daher einer Temperaturgradient mit abfallender Temperatur in Richtung der Wandung des Modellkastens 01. Damit die mindestens erforderliche Härtetemperatur auch in den Randbereichen der zu erzeugenden Gussform noch erreicht wird, muss der Strömungskanal 03 so im Modellkasten 01 angeordnet werden, dass der Abstand zwischen den nach außen gerichteten Ausströmporen 05 und der Wandung des Modellkastens 01 nicht größer als eine vorbestimmte Freiströmungsstrecke x ist. Hingegen kann der Abstand zwischen den nach innen gerichteten Ausströmporen 05 eines ersten Strömungskanalabschnitts und den nach innen gerichteten Ausströmporen eines gegenüberliegenden zweiten Strömungskanalabschnitts etwa das doppelte der Freiströmungsstrecke x betragen, da ein Aufheizen von beiden Seiten erfolgt.
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2 zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Modellkastens 01. In diesem Fall sind zwei Strömungskanäle 03 in den Modellkasten 01 eingesetzt und wiederum vollständig vom Formstoff 02 umschlossen. Die Zuführanschlüsse 04 ragen aus dem Formstoff heraus, um die erwärmte und getrocknete Luft zuzuführen. Es ist ersichtlich, dass die Strömungskanäle 03 auf die unterschiedlichen Gussformbereiche verteilt sind, um den Formstoff 02 in allen Bereichen mit erwärmter Luft zu versorgen, sodass der Aushärteprozess stattfinden kann.
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3 zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung eine dritte Ausführungsform des Modellkastens 01 mit eingesetztem Strömungskanal 03. Der Modellkasten ist in dieser Ausführung als Formkasten oder Schalung gestaltet. Im dargestellten Beispiel befinden sich zwei unabhängig voneinander über den jeweiligen Zuführanschluss 04 versorgte Strömungskanäle 03 innerhalb des Formstoffs 02. Die Strömungskanäle 03 sind teilweise mit I-Trägern 08 verbunden, die Teil einer Bewehrung sind und durch die erwärmten Strömungskanäle erwärmt werden. Über die Bewährung erfolgt damit ebenfalls ein Wärmeeintrag durch Wärmeübergang in den Formstoff 02. Der Wärmeübergang ist durch gebogenen kleine Pfeile symbolisiert. Abweichend von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist im Formstoff 02 außerdem ein Modellkörper 06 eingelegt, welcher der weiteren Formgebung für die Gussform dient. Ein dritter Strömungskanal 03 mit Ausströmporen 05 ist an einer Unterseite angeordnet und begrenzt dort in formgebender Weise den Formstoff 02. In diesem Bereich ersetzt der dritte Strömungskanal 03 zumindest abschnittsweise die Wandung des Modelkastens 03 und bildet selbst einen Teil der Bewehrung, wobei auch dort wieder Wärmeeintrag sowohl durch die einströmende Luft (gerade Pfeile) als auch durch Wärmeübergang (gebogene Pfeile) stattfindet.
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4 zeigt ebenfalls in stark vereinfachter Darstellung eine vierte Ausführungsform des Modellkastens 01, der hier aus einer Schalung gebildet ist. Auch bei dieser Variante ist ein Modellkörper 06 vorgesehen, der sich beginnend von der Oberseite des Formstoffs 02 in diesen hinein erstreckt. Der Strömungskanal 03 verläuft in diesem Beispiel etwa parallel zur unteren Wandung bzw. Schalung des Modellkastens 01 und mündet in Seitenwände 07, die einerseits eine formgebende Funktion für den Formstoff 02 besitzen und andererseits die Seitenwände des Modellkastens 01 bilden. Die Seitenwände 07 weisen an ihrer Innenseite außerdem weitere Ausströmporen 05 auf, sodass auch dort erwärmte Luft in den Formstoff 02 einströmen kann. Der Zuführanschluss 04 versorgt in diesem Fall sowohl die Seitenwände 07 als auch darüber die an den Seitenwänden angeschlossenen Enden des Strömungskanals 03.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Modellkasten / Kernkasten
- 02
- Formstoff
- 03
- Strömungskanal
- 04
- Zuführanschluss
- 05
- Ausströmporen
- 06
- Modellkörper
- 07
- Seitenwände mit Ausströmporen
- 08
- I-Träger als Teil einer Bewehrung
- X
- Freiströmungsstrecke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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