DE102018215957A1 - Gießkern für Gießformen sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Lukas Stumm
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gießkern für Gießformen, wobei der Gießkern eine Kernseele und einen um die Kernseele herum angeordneten Kernmantel umfasst. Der Kernmantel enthält mit einem Binder gebundene Keramik-Partikel oder besteht hieraus. Die Kernseele enthält mit einem Binder gebundene Keramik-Partikel sowie zusätzlich ein oder mehrere Platzhalterelement(e). Das/Die Platzhalterelement(e) ist/sind zumindest teilweise thermisch zersetzbar. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gießkerns sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen Gießkerns.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gießkern für Gießformen, wobei der Gießkern eine Kernseele und einen um die Kernseele herum angeordneten Kernmantel umfasst. Der Kernmantel enthält mit einem Binder gebundene Keramik-Partikel oder besteht hieraus. Die Kernseele enthält mit einem Binder gebundene Keramik-Partikel sowie zusätzlich ein oder mehrere Platzhalterelement(e). Das/Die Platzhalterelement(e) ist/sind zumindest teilweise thermisch zersetzbar. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gießkerns sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen Gießkerns.
  • Gießkerne bzw. Kerne werden beim Gießen von Bauteilen in Formen eingesetzt, um im späteren Bauteil vorgesehene Hohlräume beim Befüllen der Form freizuhalten. Hierfür müssen die Gießkerne die notwendige Festigkeit besitzen und während des Gießprozesses formstabil bleiben. Ein Durchtränken der Gießkerne mit Schmelze beim Gießen mit erhöhtem Druck muss ausgeschlossen sein. Um eine gute Gussoberfläche zu erhalten, werden zusätzliche Anforderungen an den Kernwerkstoff gestellt. Hier ist eine möglichst geringe Benetzung zwischen Schmelze und Gießkern und eine glatte, chemisch geeignete Oberfläche vorteilhaft. Besonders bei Gießkernen zur Herstellung einer komplexen inneren Form, wird eine gute Zerfallsfähigkeit benötigt, um die Entfernung des Kernmaterials nach dem Guss aus dem Bauteil sicherzustellen.
  • Zur Herstellung von Gießkernen werden üblicherweise feuerfeste Füllstoffe (z.B. Quarzsand, Zirkonsand, Aluminosilikate, aber auch anorganische Hohlkügelchen) mit einem organischen (z.B. Kunstharze, Proteinbinder) oder anorganischen Binder (silikatische Binder, Phosphatbinder) in die benötigte Form gebracht, deren Aushärtung jeweils durch kalte oder heiße Verfahren erfolgen kann. Die Formgebung kann durch Pressen, Kernschießen oder Gießen geschehen. Die Oberfläche der Kerne kann durch das Auftragen von Schlichten verbessert werden. Die thermische Zersetzung der organischen Binder während des Gießvorgangs schwächt das Kerngefüge und ermöglicht das Entfernen des Kernmaterials aus dem Gussstück, ist aber auch mit der Emission von umweltschädlichen Gasen verbunden. Weiterhin können diese Gase zu Fehlern im Gussteil führen. Bei dickwandigen Bauteilen kann es vorkommen, dass die eingetragene Wärme nicht ausreicht, um den Binder im Kerninneren ausreichend für eine leichte Entformung zu zersetzen. Die Gasentwicklung kann auch für den Gießprozess problematisch sein. Die gebrauchten Kernsande können in der Regel nicht wiederverwendet werden und müssen als Sondermüll entsorgt werden. Bei anorganischen Bindersystemen muss neben einer ausreichenden Kernfestigkeit auch eine gute Entformbarkeit gegeben sein. Der Wärmeeintrag muss das Gefüge lockern und eine Versinterung ausgeschlossen sein. Weiterhin sind die konventionellen Kerne wie oben beschrieben nur für den Sand, Kokillen- und Niederdruckguss geeignet. Für den Einsatz im Druckguss sind sie nicht einsetzbar.
  • Ausgehend hiervon war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Gießkern anzugeben, der einerseits während dem Gießprozess formstabil bleibt und andererseits nach dem Gießprozess auf einfache Weise aus dem gegossenen Bauteil entfernt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bezüglich eines Gießkerns mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Gießkerns mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Patentanspruch 15 gibt Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Gießkerns an. Die jeweilig abhängigen Patentansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar.
  • Erfindungsgemäß wird somit ein Gießkern für Gießformen angegeben, der eine Kernseele und einen um die Kernseele herum angeordneten Kernmantel umfasst. Der Kernmantel enthält mit einem Binder gebundene Keramik-Partikel oder besteht hieraus. Die Kernseele enthält mit einem Binder gebundene Keramik-Partikel sowie zusätzlich ein Platzhalterelement oder mehrere Platzhalterelemente. Das Platzhalterelement ist bzw. die Platzhalterelemente sind zumindest teilweise thermisch zersetzbar.
  • Der erfindungsgemäße Gießkern umfasst vorteilhafterweise mehrere Teile, nämlich einen inneren Teil, die Kernseele, und einen äußeren Teile, den Kernmantel. Durch diesen Kernaufbau mit einem Kernmantel, der mit der Schmelze in Kontakt steht, und einer Kernseele, ist der erfindungsgemäße Gießkern optimal an die unterschiedlichen Anforderungen während und nach einem Gießprozess angepasst. Aufgrund der Anwesenheit der thermisch zersetzbaren Platzhalterelemente in der Kernseele, kann die Kernseele durch thermische Belastung destabilisiert werden, wodurch die Entfernung des Gusskerns aus dem Gussstück vereinfacht wird. Durch den Wärmeeintrag beim Gießprozess, welcher z.B. bei einer Temperatur im Bereich von 300 °C bis 1500 °C liegt, werden das Platzhalterelement bzw. die Platzhalterelemente thermisch zersetzt, also z.B. ausgebrannt oder im Volumen massiv geschrumpft, wodurch der Materialzusammenhalt der Kernseele geschwächt und damit eine Entfernung des Gießkerns vereinfacht wird. Mit anderen Worten entstehen an den Stellen, an denen sich vorher das Platzhalterelement bzw. die Platzhalterelemente befunden haben, Lücken bzw. Hohlräume, weswegen die Kernseele porös bzw. instabil wird. Diese Instabilität vereinfacht dann die Entfernung des Gießkerns. Da das/die thermisch zersetzbare(n) Platzhalterelement(e) aber lediglich in der Kernseele und nicht im Kernmantel angeordnet sind weist der Kernmantels bzw. der Gießkern eine dichte und mechanisch feste Oberfläche auf, die für den Kontakt mit der Schmelze im Gießprozess geeignet ist, weswegen der Gießkern während dem Gießprozess formstabil bleibt.
  • Durch den Kernaufbau aus einem Kernmantel, der mit der Schmelze in Kontakt steht, und einer Kernseele, kann die Funktionalität der Materialzusammensetzung in den unterschiedlichen Kernbereichen den gegenläufigen Anforderungen angepasst werden. So können im Mantel Füllstoffe bzw. Keramik-Partikel eingesetzt werden, die eine geringe Wechselwirkung mit der Schmelze aufweisen. Zudem kann im Kernmantel auch eine geringere Porosität und höhere mechanische Festigkeit vorgesehen sein. Die thermischen Eigenschaften können durch die verwendeten Füllstoffe im Kernmantel so gewählt werden, dass je nach Gusstemperatur und eingetragener Wärmemenge eine zeitlich versetzte Destabilisierung der Kernseele erfolgt. Durch diese Entkopplung kann eine hohe Prozesssicherheit und gute Gussqualität erreicht werden. Das/Die thermisch zersetzbare(n) Platzhalterelement(e) reduzieren die Menge an anorganischen Füllstoffen bzw. Keramik-Partikeln, die unter Umständen entsorgt werden müssen, und reduzieren das Gewicht der Kerne.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gießkerns zeichnet sich dadurch aus, dass die Keramik-Partikel des Kernmantels und/oder die Keramik-Partikel der Kernseele ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Quarzsand-Partikeln, Zirkonsand-Partikeln, Aluminosilikat-Partikeln, Mullit-Partikeln, anorganischen Hohlkügelchen, Aluminiumoxid-Partikeln und Mischungen hiervon.
  • Durch die Wahl der verwendeten Füllstoffe bzw. Keramik-Partikel im Kernmantel können die thermischen Eigenschaften so beeinflusst werden, dass je nach Gusstemperatur und eingetragener Wärmemenge eine zeitlich versetzte Destabilisierung der Kernseele erfolgt. Somit kann auf diese Weise über die thermischen Eigenschaften des Kernmantels die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs in der Kernseele und damit der Beginn der Zerstörung des Materialzusammenhalts in der Kernseele eingestellt werden. Damit wird eine erhöhte Druckfestigkeit des Gießkerns während der Formfüllung gewährleistet und nach ausreichendem Wärmeeintrag in die Kerne eine Destabilisierung des Kerns erzeugt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gießkerns weisen die Keramik-Partikel des Kernmantels und/oder die Keramik-Partikel der Kernseele einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,5 µm bis 500 µm auf. Der mittlere Partikeldurchmesser kann z.B. bestimmt werden mittels Laserbeugung.
  • Weiterhin ist bevorzugt, dass der Binder des Kernmantels und/oder der Binder der Kernseele ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
    • - anorganischen Bindern, vorzugsweise Silikatbindern, z.B. Silikasolen und Wasserglas, Phosphatbindern, Gips, Zement,
    • - organischen Bindern, vorzugsweise Kunststoffharzen, Proteinbindern, und
    • - Mischungen hiervon.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gießkerns ist dadurch gekennzeichnet, dass das/die Platzhalterelement(e) ab (oder bei) einer Temperatur im Bereich von 300 °C bis 1500 °C, bevorzugt ab (oder bei) einer Temperatur im Bereich von 400 °C bis 1400 °C, bevorzugt ab (oder bei) einer Temperatur im Bereich von 500 °C bis 1300 °C, zumindest teilweise thermisch zersetzbar ist/sind.
  • Das Merkmal, dass das/die Platzhalterelement(e) ab einer Temperatur in einem Bereich von 300 °C bis 1500 °C zumindest teilweise thermisch zersetzbar ist/sind, ist dabei so zu verstehen, dass das/die Platzhalterelement(e) sich ab irgendeiner Temperatur im Bereich von 300 °C bis 1500 °C zersetzt oder teilweise zersetzt. Beispielsweise kann/können sich das Platzhalterelement bzw. die Platzhalterelemente ab einer Temperatur von 800 °C zersetzen, was bedeutet, dass das Platzhalterelement bzw. die Platzhalterelemente bei einer Temperatur ≥ 800 °C thermisch zersetzbar ist/sind. Ein thermisches Zersetzen kann z.B. ein Ausbrennen, z.B. ein teilweises Ausbrennen oder ein rückstandsloses Ausbrennen, des Platzhalterelements bzw. der Platzhalterelemente sein.
  • Vorzugsweise ist/sind das/die Platzhalterelement(e) ab (oder bei) einer Temperatur im Bereich von 300 °C bis 1500 °C thermisch zersetzbar oder vollständig thermisch zersetzbar.
  • Es ist auch möglich, dass das/die Platzhalterelemente über den gesamten Temperaturbereich von 300 °C bis 1500 °C thermisch zersetzbar ist/sind.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, dass das/die Platzhalterelement(e) ausbrennbar, vorzugsweise rückstandslos ausbrennbar ist/sind.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gießkerns zeichnet sich dadurch aus, dass das/die Platzhalterelement(e) ausgewählt ist/sind aus der Gruppe bestehend aus Holzschaumelementen, Polymerschaumelementen, Polystyrolkügelchen, Polymergranulaten und Mischungen hiervon.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Kernseele aus den mit dem Binder gebundenen Keramik-Partikeln sowie dem/den Platzhalterelement(en).
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kernmantel und die Kernseele Poren mit einer mittleren Porengröße von 1 µm bis 50 µm aufweisen, wobei der Kernmantel eine geringere Porosität als die Kernseele aufweist. Die mittlere Porengröße und/oder die Porosität kann z.B. bestimmt werden mittels Quecksilberporosimetrie.
  • Weiterhin ist bevorzugt, dass der Kernmantel eine Dicke von 3 mm bis 15 mm, bevorzugt von 3 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt von 3 mm bis 7 mm, aufweist. Über die Dicke des Kernmantels kann die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs in der Kernseele und damit der Beginn der Zerstörung des Materialzusammenhalts in der Kernseele eingestellt werden. Damit wird eine erhöhte Druckfestigkeit des Kerns während der Formfüllung gewährleistet und nach ausreichendem Wärmeeintrag in die Kerne eine Destabilisierung des Kerns erzeugt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Kernseele einen Durchmesser von 5 mm bis 100 mm, bevorzugt von 10 mm bis 100 mm, besonders bevorzugt von 15 mm bis 100 mm, auf.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Gießkerns, bei welchem
    1. a) eine Mischung aus einer ersten wässrigen, keramische Suspension, die Keramik-Partikel, einen Binder und Wasser umfasst, und einem oder mehreren Platzhalterelement(en)
      • - hergestellt wird und anschließend in eine erste Gießform gegossen wird, die die negative Kontur einer Kernseele des herzustellenden Gießkerns aufweist, oder
      • - in einer ersten Gießform hergestellt wird, die die negative Kontur der Kernseele des herzustellenden Gießkerns aufweist,
      wobei das/die Platzhalterelement(e) (vorzugsweise ab bzw. bei einer Temperatur im Bereich von 300 °C bis 1500 °C) zumindest teilweise thermisch zersetzbar ist/sind,
    2. b) die sich in der ersten Gießform befindende Mischung zur Kernseele des Gießkerns verfestigt wird,
    3. c) die Kernseele des Gießkerns aus der ersten Gießform entnommen und anschließend getrocknet wird,
    4. d) die getrocknete Kernseele des Gießkerns in eine zweite Gießform eingesetzt wird, die die negative Kontur des herzustellenden Gießkerns aufweist, und anschließend eine zweite wässrige, keramische Suspensionen, die Keramik-Partikel, einen Binder und Wasser umfasst, in diese zweite Gießform gegossen wird,
    5. e) die sich in der zweiten Gießform befindende zweite keramische Suspension zu einem Kernmantel des Gießkerns verfestigt wird,
    6. f) der die Kernseele und den Kernmantel umfassende Gießkern aus der zweiten Gießform entnommen und anschließend getrocknet wird.
  • Es können beispielsweise anorganische Binder auf Basis von Gips, Zement, Phosphat oder Silika genutzt werden. Binder auf Basis von Wasserglas können nach der Formgebung mit Kohlendioxid begast werden. Das Wasserglas reagiert unter Bildung von kolloidaler Kieselsäure und Natriumcarbonat und verfestigt damit die Suspension zum entsprechenden Teil des Gießkerns. Bei Suspensionen mit Wasserglas oder kolloidalem Silikasol als Binder, kann auch durch eine Verschiebung des pH-Werts in den neutralen Bereich (zum Beispiel durch Zugabe einer Säure) oder einer Trocknung eine Verfestigung erhalten werden. Nach der Formgebung muss überschüssiges Wasser und gebundenes Wasser, welches bei der benötigten Gießtemperatur der Metallschmelze abgespalten werden kann und dabei die Gussqualität beeinträchtigen könnte, entfernt werden. Dies geschieht durch das Trocknen. Liegt die benötigte Trockentemperatur höher als die Temperaturbeständigkeit der eingesetzten Platzhalterelemente beginnt schon beim Trocknen eine teilweise thermische Zersetzung der Platzhalterelemente und die Porosität bzw. die Instabilität in der Kernseele wird erhöht.
  • Das Trocknen in den Schritten c) und f) erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 50 °C bis 300 °C, besonders bevorzugt von 90 °C bis 200 °C, und/oder über ein Dauer von 0,1 bis 10 Stunden, bevorzugt von 0,5 bis 5 Stunden, besonders bevorzugt von 1 bis 3 Stunden. Das Trocknen kann über mehrere Schritte erfolgen, wobei beispielsweise im ersten Trocknungsschritt einen niedrige Temperatur und im zweiten Trocknungsschritt eine höhere Temperatur gewählt wird.
  • Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass in Schritt a) eine Mischung aus einer ersten wässrigen, keramische Suspension, die Keramik-Partikel, einen Binder und Wasser umfasst, und mehreren Platzhalterelementen, vorzugsweise Polystyrolkügelchen, hergestellt wird und die Mischung anschließend in eine erste Gießform gegossen wird, die die negative Kontur einer Kernseele des herzustellenden Gießkerns aufweist.
  • Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) eine Mischung aus einer ersten wässrigen, keramische Suspension, die Keramik-Partikel, einen Binder und Wasser umfasst, und einem Platzhalterelement, vorzugsweise einem Holzschaumelement oder einem Polymerschaumelement, in einer ersten Gießform hergestellt wird, die die negative Kontur der Kernseele des herzustellenden Gießkerns aufweist, wobei zunächst das Platzhalterelement in die Form der Kernseele zugeschnitten und in der ersten Gießform platziert wird und anschließend das Platzhalterelement mit der ersten wässrigen, keramischen Suspension infiltriert und/oder umgossen wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft zudem die Verwendung eines erfindungsgemäßen Gießkerns in einem Verfahren zum Gießen von einem oder mehreren Bauteilen.
  • Anhand der nachfolgenden Beispiele soll die vorliegende Erfindung näher erläutert werden, ohne diese auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen und Parameter zu beschränken.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Es wird eine Kernmasse auf Basis eines Phosphatbinders wir folgt hergestellt: 60 % Phosphatbinder „Wirovest“ (BEGO) und 40 % Quarzmehl werden in Wasser eingerührt, bis eine fließfähige Konsistenz erhalten wird. Ein retikulierter Schaumstoff (Dryfeel auf Polyetherbasis, Porengröße 15 ppi, Eurofoam) wird in Form der Kernseele zugeschnitten, in eine Form eingelegt und mit der hergestellten Kernmasse infiltriert und umgossen. Nach beginnender Verfestigung wird das Bauteil entformt. Die Kernseele wird getrocknet (bei 90 °C zum Entfernen von überschüssigen Wasser, anschließend bei 180 °C für eine Stunde) und in eine teilbare Form eingelegt, die die Geometrie des Kerns abbildet. Die Kernseele wird mit der Kernmasse umgossen. Nach der Verfestigung und dem Entformen, wird der Kern bei einer Temperatur von 180 °C für eine Stunde getrocknet.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • 50 vol. % Polystyrolkügelchen werden in eine keramische Masse, bestehend aus 88,5 % Phosphatbinder „Wirovest“ (BEGO) und 11,5 % demineralisierten Wasser, eingerührt und in eine Form für die Kernseele gegossen. Das erhärtete Bauteil wird ausgeformt und in die teilbare Kernform eingelegt und mit folgender keramischen Masse umgossen: 40 % Mullit (Symulox M72 K0, Nabaltec, mittlere Partikelgröße zwischen 7-15 µm) und 60 % Phosphatbinder „Wirovest“ (BEGO) werden in Wasser eingerührt, bis eine fließfähige Masse erhalten wird. Nach der Verfestigung wird der Kern entformt und bei 100 °C getrocknet.

Claims (15)

  1. Gießkern für Gießformen, umfassend eine Kernseele und einen um die Kernseele herum angeordneten Kernmantel, wobei der Kernmantel mit einem Binder gebundene Keramik-Partikel enthält oder hieraus besteht und wobei die Kernseele mit einem Binder gebundene Keramik-Partikel sowie zusätzlich ein oder mehrere Platzhalterelement(e) enthält, wobei das/die Platzhalterelement(e) zumindest teilweise thermisch zersetzbar ist/sind.
  2. Gießkern gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik-Partikel des Kernmantels und/oder die Keramik-Partikel der Kernseele ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Quarzsand-Partikeln, Zirkonsand-Partikeln, Aluminosilikat-Partikeln, Mullit-Partikeln, anorganischen Hohlkügelchen, Aluminiumoxid-Partikeln und Mischungen hiervon.
  3. Gießkern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik-Partikel des Kernmantels und/oder die Keramik-Partikel der Kernseele einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,5 µm bis 500 µm aufweisen.
  4. Gießkern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Binder des Kernmantels und/oder der Binder der Kernseele ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus - anorganischen Bindern, vorzugsweise Silikatbindern, z.B. Silikasolen und Wasserglas, Phosphatbindern, Gips, Zement, - organischen Bindern, vorzugsweise Kunststoffharzen, Proteinbindern, und - Mischungen hiervon.
  5. Gießkern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Platzhalterelement(e) ab einer Temperatur im Bereich von 300 °C bis 1500 °C, bevorzugt ab einer Temperatur im Bereich von 400 °C bis 1400 °C, besonders bevorzugt ab einer Temperatur im Bereich von 500 °C bis 1300 °C, zumindest teilweise thermisch zersetzbar ist/sind.
  6. Gießkern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Platzhalterelement(e) ausbrennbar, vorzugsweise rückstandslos ausbrennbar, ist/sind.
  7. Gießkern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Platzhalterelement(e) ausgewählt ist/sind aus der Gruppe bestehend aus Holzschaumelementen, Polymerschaumelementen, Polystyrolkügelchen, Polymergranulaten, und Mischungen hiervon.
  8. Gießkern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernseele aus den mit dem Binder gebundenen Keramik-Partikeln sowie dem/den Platzhalterelement(en) besteht.
  9. Gießkern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernmantel und die Kernseele Poren mit einer mittleren Porengröße von 1 µm bis 50 µm aufweisen, wobei der Kernmantel eine geringere Porosität als die Kernseele aufweist.
  10. Gießkern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernmantel eine Dicke von 3 mm bis 15 mm, bevorzugt von 3 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt von 3 mm bis 7 mm, aufweist.
  11. Gießkern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernseele einen Durchmesser von 5 mm bis 100 mm, bevorzugt von 10 mm bis 100 mm, besonders bevorzugt von 15 mm bis 100 mm, aufweist.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Gießkerns gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem a) eine Mischung aus einer ersten wässrigen, keramische Suspension, die Keramik-Partikel, einen Binder und Wasser umfasst, und einem oder mehreren Platzhalterelement(en) - hergestellt wird und anschließend in eine erste Gießform gegossen wird, die die negative Kontur einer Kernseele des herzustellenden Gießkerns aufweist, oder - in einer ersten Gießform hergestellt wird, die die negative Kontur der Kernseele des herzustellenden Gießkerns aufweist, wobei das/die Platzhalterelement(e) zumindest teilweise thermisch zersetzbar ist/sind, b) die sich in der ersten Gießform befindende Mischung zur Kernseele des Gießkerns verfestigt wird, c) die Kernseele des Gießkerns aus der ersten Gießform entnommen und anschließend getrocknet wird, d) die getrocknete Kernseele des Gießkerns in eine zweite Gießform eingesetzt wird, die die negative Kontur des herzustellenden Gießkerns aufweist, und anschließend eine zweite wässrige, keramische Suspensionen, die Keramik-Partikel, einen Binder und Wasser umfasst, in diese zweite Gießform gegossen wird, e) die sich in der zweiten Gießform befindende zweite keramische Suspension zu einem Kernmantel des Gießkerns verfestigt wird, f) der die Kernseele und den Kernmantel umfassende Gießkern aus der zweiten Gießform entnommen und anschließend getrocknet wird.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) eine Mischung aus einer ersten wässrigen, keramische Suspension, die Keramik-Partikel, einen Binder und Wasser umfasst, und mehreren Platzhalterelementen, vorzugsweise Polystyrolkügelchen, hergestellt wird und die Mischung anschließend in eine erste Gießform gegossen wird, die die negative Kontur einer Kernseele des herzustellenden Gießkerns aufweist.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) eine Mischung aus einer ersten wässrigen, keramische Suspension, die Keramik-Partikel, einen Binder und Wasser umfasst, und einem Platzhalterelement, vorzugsweise einem Holzschaumelement oder einem Polymerschaumelement, in einer ersten Gießform hergestellt wird, die die negative Kontur der Kernseele des herzustellenden Gießkerns aufweist, wobei zunächst das Platzhalterelement in die Form der Kernseele zugeschnitten und in der ersten Gießform platziert wird und anschließend das Platzhalterelement mit der ersten wässrigen, keramischen Suspension infiltriert und/oder umgossen wird.
  15. Verwendung eines Gießkerns gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem Verfahren zum Gießen von einem oder mehreren Bauteilen.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1758532A1 (de) * 1967-06-23 1971-01-21 Du Pont Keramikhohlkern,Metall-Keramik-Verbundhohlkoerper und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19918908A1 (de) * 1999-04-26 2000-11-02 Fraunhofer Ges Forschung Kern für in Gußtechnik hergestellte Bauteile und Herstellverfahren dazu
DE102016119399A1 (de) * 2015-10-16 2017-04-20 Ksm Castings Group Gmbh Gießkern für ein Pumpengehäuse, insbesondere für ein Gehäuse einer Hochdruckpumpe

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1584065A (de) 1968-07-30 1969-12-12
DE10327272A1 (de) 2003-06-17 2005-03-03 Generis Gmbh Verfahren zum schichtweisen Aufbau von Modellen
US8540009B2 (en) 2009-02-23 2013-09-24 GM Global Technology Operations LLC Hollow sand cores to reduce gas defects in castings
CN101716650A (zh) 2009-12-17 2010-06-02 浙江红马铸造有限公司 一种复合型泥芯及其制作方法
JP2013071169A (ja) 2011-09-29 2013-04-22 Hitachi Ltd 精密鋳造用セラミック中子と、その製造方法
US10092947B2 (en) 2013-10-19 2018-10-09 Peak Deutschland Gmbh Method for producing lost cores or molded parts for the production of cast parts
CA2885074A1 (en) 2014-04-24 2015-10-24 Howmet Corporation Ceramic casting core made by additive manufacturing
CN104550756B (zh) 2014-12-26 2017-01-18 中核苏阀横店机械有限公司 管模砂型芯
CN107052254A (zh) 2016-11-30 2017-08-18 安徽应流集团霍山铸造有限公司 一种增强其芯砂退让性和溃散性的一种技术装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1758532A1 (de) * 1967-06-23 1971-01-21 Du Pont Keramikhohlkern,Metall-Keramik-Verbundhohlkoerper und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19918908A1 (de) * 1999-04-26 2000-11-02 Fraunhofer Ges Forschung Kern für in Gußtechnik hergestellte Bauteile und Herstellverfahren dazu
DE102016119399A1 (de) * 2015-10-16 2017-04-20 Ksm Castings Group Gmbh Gießkern für ein Pumpengehäuse, insbesondere für ein Gehäuse einer Hochdruckpumpe

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