DE102022105961A1 - Process for producing a mold core or riser for creating cavities in castings - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Formkerns oder Speisers zur Erzeugung von Hohlräumen in Gussstücken vorgeschlagen, bei dem der Formkörper aus Glas hergestellt wird, wobei Ausgangsstoffe des Glases zunächst gemischt und anschließend geschmolzen werden, daraufhin in einer Form gegossen werden und im Folgenden erhitzt werden.So werden Kerne geschaffen, die eine hohe Formstabilität bei hohen Temperaturen aufweisen du nicht zum Entgasen bei diesen Temperaturen neigen.A method for producing a mold core or riser for producing cavities in castings is proposed, in which the molded body is made from glass, with starting materials of the glass being first mixed and then melted, then cast in a mold and then heated. This creates cores that have a high degree of dimensional stability at high temperatures and are not prone to degassing at these temperatures.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formkerns oder Speisers zur Erzeugung von Hohlräumen in Gussstücken, wobei der Formkern oder Speiser aus Glas hergestellt wird.The invention relates to a method for producing a mold core or riser for producing cavities in castings, the mold core or riser being made from glass.
Formkerne werden üblicherweise aus Sand oder Salz hergestellt und dienen zur Erzeugung eines Hohlraums in einem Gussstück. Die Entfernung dieser Kerne erfolgt entweder mechanisch, beispielsweise durch Rütteln oder auch chemisch durch Auflösung.Mold cores are usually made from sand or salt and are used to create a cavity in a casting. These cores are removed either mechanically, for example by shaking, or chemically by dissolving.
Speiser sind üblicherweise hohle Kerne, in die das flüssige Metall beim Gießen eindringt, so dass während der Erstarrung und dem dabei entstehenden Schrumpfungsprozess, insbesondere in Bereichen mit großen Wandstärken, über diese Hohlräume flüssiges Metall aus den Speisern in die Kavitäten nachströmen kann.Risers are usually hollow cores into which the liquid metal penetrates during casting, so that during solidification and the resulting shrinkage process, especially in areas with large wall thicknesses, liquid metal can flow from the risers into the cavities via these cavities.
Diese Formkerne und Speiser enthalten üblicherweise Bindemittel, um die Salze und den Sand zusammen zu halten. Dieses Bindemittel verflüchtigt sich beim Gießen, was dazu führt, dass eine Entgasung vom Kern nach außen vorgesehen werden muss, da sich andernfalls das Gas im Gussteil absetzt und zu Blasen und einer erhöhten Kondensatbildung führt. Hierzu werden zumeist Kanäle vorgesehen, über die das Gas abgeführt werden kann. Es gibt jedoch Positionen in Gussteilen, für die eine Entgasung nur schwierig oder gar nicht zu realisieren ist.These mold cores and risers usually contain binders to hold the salts and sand together. This binder evaporates during casting, which means that degassing from the core to the outside must be provided, otherwise the gas will settle in the casting and lead to bubbles and increased condensation formation. For this purpose, channels are usually provided through which the gas can be removed. However, there are positions in castings for which degassing is difficult or impossible to achieve.
Daher wird versucht, solche Kerne unmittelbar vor dem Gießen Mikrowellen auszusetzen, wodurch die Entgasung beim Gießen deutlich reduziert wird. Allerdings erfordert dies wieder einen zusätzlichen Fertigungsschritt.An attempt is therefore made to expose such cores to microwaves immediately before casting, which significantly reduces degassing during casting. However, this requires an additional manufacturing step.
Des Weiteren ist es bekannt, zur Herstellung der Kerne als Material Glas zu verwenden. Glaskerne werden vor allem zur Erzeugung kleiner, filigraner Kanäle benutzt.Furthermore, it is known to use glass as a material to produce the cores. Glass cores are primarily used to create small, delicate channels.
Ein solcher Glaskern ist beispielsweise aus der
Auch wenn mit einem solchen Kern eine gute Maßgenauigkeit erreichbar ist, so ergibt sich doch häufig das Problem der Entfernung des Glaskerns aus dem Gussstück, was daher häufig chemisch erfolgt. Insbesondere sollte das Glas lediglich eine geringe Wärmeleitfähigkeit und geringe Wärmekapazität besitzen, um beim Kontakt mit der Schmelze dieser nicht zu viel Wärme zu entziehen, da dies zu einer beschleunigten Erstarrung führen würde, was vor allem auch bei einer Verwendung als Speiser nicht gewünscht ist. Vor allem jedoch ist es wichtig, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Glases unter dem des zu gießenden Materials, insbesondere Aluminium, sein sollte, um ein mechanisches Entfernen aus dem Gussteil zu ermöglichen und zu verhindern, dass Maßungenauigkeiten entstehen.Even if good dimensional accuracy can be achieved with such a core, the problem often arises of removing the glass core from the casting, which is therefore often done chemically. In particular, the glass should only have a low thermal conductivity and a low heat capacity in order not to extract too much heat from it when it comes into contact with the melt, as this would lead to accelerated solidification, which is particularly undesirable when used as a feeder. Above all, however, it is important that the coefficient of thermal expansion of the glass should be lower than that of the material to be cast, especially aluminum, to allow mechanical removal from the casting and to prevent dimensional inaccuracies from arising.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines Formkerns oder Speisers zur Erzeugung von Hohlräumen in Gussstücken zu schaffen, mit dem sehr maßgenaue Hohlräume erzeugt werden können, welche auch eine möglichst geringe Oberflächenrauigkeit aufweisen sollen, und die einfach mechanisch durch Rütteln oder Hämmern zu entfernen sind. Auf eine Entgasung der Kerne soll verzichtet werden können. Zusätzlich sollte die Wärmeleitfähigkeit möglichst unter 0,00580 W/(cm*K) bei 527 °C liegen. Auch soll eine Formstabilität des Formkerns oder Speisers etwa 5 Minuten bei 700°C erhalten werden. Der Wärmeausdehnungskoeffizient sollte unter demjenigen von Aluminium liegen, um ein mechanisches Lösen nach dem Guss zu ermöglichen.The task is therefore to create a method for producing a mold core or riser for creating cavities in castings, with which very precisely dimensioned cavities can be created, which should also have the lowest possible surface roughness, and which can simply be done mechanically by shaking or hammering are to be removed. It should be possible to avoid degassing the cores. In addition, the thermal conductivity should, if possible, be below 0.00580 W/(cm*K) at 527 °C. The shape stability of the mold core or riser should also be maintained for around 5 minutes at 700°C. The coefficient of thermal expansion should be less than that of aluminum to allow mechanical release after casting.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Formkerns oder Speisers zur Erzeugung von Hohlräumen in Gussstücken mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method for producing a mold core or riser for producing cavities in castings with the features of claim 1.
Der Formkern oder Speiser wird aus einem Glas hergestellt, wobei zur Nutzung als Speiser dieser Glaskern hohl ausgeführt wird, und bei der Nutzung als Hohlraum bildender Formkern als Vollkörper ausgeführt wird. Die Ausgangsstoffe des Glases werden zunächst entsprechend der Vorgaben gemischt und anschließend geschmolzen. Das schmelzflüssige Glas wird daraufhin in eine Form gegossen, welche die gewünschten Umrisse abbilden kann. Nach dem Gießen wird der Formkern oder Speiser noch erhitzt. Die Temperatur ist dabei dem Herstellungsprozess anzupassen.The mold core or riser is made from a glass, whereby this glass core is designed to be hollow when used as a riser, and when used as a mold core forming a cavity it is designed as a solid body. The starting materials for the glass are first mixed according to specifications and then melted. The molten glass is then poured into a mold that can depict the desired outline. After casting, the mold core or riser is heated. The temperature must be adapted to the manufacturing process.
Derartig hergestellte Formkerne oder Speiser entgasen bei einem anschließenden Gussprozess beinahe nicht, wodurch die Gussqualität deutlich verbessert wird, da Gaseinschlüsse reduziert werden und ein Kondensataufbau reduziert wird, ohne dass Entgasungskanäle vorgesehen werden müssten. Die so entstehenden Glaskörper weisen im Vergleich zu üblichen Glaskörpern eine geringere Wärmeleitfähigkeit und niedrigere Wärmekapazität auf. Zusätzlich weist ein solcher Körper einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, wodurch eine mechanische Entfernung des Kerns durch Rütteln oder Hämmern ermöglicht wird, da er sich beim anschließenden Guss weniger ausdehnt als das umgebende Material. Dennoch kann eine ausreichende Wärmestabilität erreicht werden. Mold cores or risers produced in this way almost do not degas during a subsequent casting process, which significantly improves the casting quality because gas inclusions are reduced and condensate build-up is reduced without the need for degassing channels. The resulting glass bodies have lower thermal conductivity and lower heat capacity compared to conventional glass bodies. In addition, such a body has a very low coefficient of thermal expansion, which allows the core to be removed mechanically by shaking or hammering, as it expands less during subsequent casting than the surrounding material. Nevertheless, sufficient thermal stability can be achieved.
Vorzugsweise wird das gegossene Glas zunächst zu einem Pulver zerkleinert und mit einem Treibmittel gemischt. Durch eine solche Mischung wird es möglich, ein Schaumglas herzustellen, welches sehr porös ist, wodurch die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmespeicherzahl deutlich herabgesetzt werden.Preferably, the cast glass is first crushed into a powder and mixed with a blowing agent. Such a mixture makes it possible to produce a foam glass that is very porous, which significantly reduces the thermal conductivity and the heat storage number.
Das mit dem Treibmittel gemischte Glaspulver wird auf 1000°C erhitzt, wodurch Schaumglas entsteht, da sich durch das Erhitzen aufgrund des Treibmittels Glasblasen bilden, die dazu führen, dass ein hochporöser Körper entsteht, der entsprechend einen geringen Wärmeleitkoeffizienten bei guter Wärmestabilität aufweist.The glass powder mixed with the blowing agent is heated to 1000 ° C, which creates foam glass, as the heating causes glass bubbles to form due to the blowing agent, which results in a highly porous body being created, which accordingly has a low thermal conductivity coefficient with good thermal stability.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Ausgangsstoffe des Glases zumindest Siliziumdioxid und Bortrioxid. Derartige Gläser weisen eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit auf.In a further embodiment of the method according to the invention, the starting materials of the glass are at least silicon dioxide and boron trioxide. Such glasses have a relatively low thermal conductivity.
Vorzugsweise ist das Glas ein Borosilikatglas, welches 70-80% Siliziumdioxid, 7-13% Bortrioxid, 4-8% Alkalioxide, 2-7% Aluminiumoxid und 0-5% Erdalkalioxide als Ausgangsstoffe aufweist und welches physikalische Eigenschaften aufweist, die zur Verwendung als Kern besonders geeignet sind, wenn eine anschließende Temperung zum Spannungsabbau durchgeführt und so die Temperaturstabilität des Glases ausreichend erhöht wird.Preferably the glass is a borosilicate glass which has 70-80% silicon dioxide, 7-13% boron trioxide, 4-8% alkali oxides, 2-7% aluminum oxide and 0-5% alkaline earth oxides as starting materials and which has physical properties suitable for use as Core are particularly suitable if subsequent tempering is carried out to reduce stress and thus the temperature stability of the glass is sufficiently increased.
Das Glas kann zusätzlich ein Bariumoxid als Ausgangsstoff enthalten. Ein solches Glas kann beispielsweise als Ausgangsstoffe 35-45% Bariumoxid, 20-30% Bortrioxid und 25-40% Siliziumdioxid enthalten. Ein solches Glas weist ähnlich gut geeignete physikalische Eigenschafen auf, wie das Borosilikatglas.The glass can also contain barium oxide as a starting material. Such a glass can, for example, contain 35-45% barium oxide, 20-30% boron trioxide and 25-40% silicon dioxide as starting materials. Such a glass has similar physical properties to those of borosilicate glass.
Vorzugsweise wird bei einem solchen Glas das Erhitzen als Wärmebehandlung in Form eines Temperns bei einer Temperatur von 400 bis 700°C durchgeführt. Das Tempern des Glases wird somit im Bereich der Transformationstemperatur und unterhalb der Schmelztemperatur des Glases durchgeführt. Die Temperatur beim Tempern liegt entsprechend unterhalb der Schmelztemperatur des Glases und üblicherweise auch unterhalb der Schmelztemperatur des später den Formkern oder Speiser beim Guss umschließenden Materials. Auf diese Weise können Spannungen im Glaskern abgebaut werden, was dazu führt, dass der Kern eine größere Hochtemperaturstabilität aufweist als dies bei anders hergestellten Gläser der Fall ist.For such a glass, the heating is preferably carried out as a heat treatment in the form of annealing at a temperature of 400 to 700 ° C. The tempering of the glass is therefore carried out in the area of the transformation temperature and below the melting temperature of the glass. The temperature during tempering is correspondingly below the melting temperature of the glass and usually also below the melting temperature of the material that will later enclose the mold core or riser during casting. In this way, stresses in the glass core can be reduced, which means that the core has greater high-temperature stability than is the case with glasses manufactured differently.
Des Weiteren kann die Porosität eines solchen Glases zur Verringerung der Wärmeleitfähigkeit erhöht werden, indem nach dem Tempern die Oberfläche angeätzt und anschließend gewaschen wird, daraufhin ein Extraktionsprozess durchgeführt wird, daraufhin ein Waschen und Trocknen durchgeführt wird und abschließend ein Sintern durchgeführt wird. Entsprechend wird eine Phase der Mischung aus dem gegossenen Glaskern entfernt und durch die anschließende Sinterung noch einmal eine Festigung bei gleichzeitiger Schrumpfung erreicht. Ein solcher Prozess wird als Vycor-Prozess bezeichnet.Furthermore, the porosity of such a glass can be increased to reduce the thermal conductivity by etching the surface after tempering and then washing, then carrying out an extraction process, then carrying out washing and drying and finally carrying out sintering. Accordingly, a phase of the mixture is removed from the cast glass core and the subsequent sintering results in further strengthening and simultaneous shrinkage. Such a process is called the Vycor process.
Dabei wird der Extraktionsprozess mittels Säuren oder anorganischer Salzlösungen bei 90 bis 100°C durchgeführt. So kann die zu entfernende Phase zur Erhöhung der Porosität ausreichend großen Mengen entfernt werden.The extraction process is carried out using acids or inorganic salt solutions at 90 to 100°C. In this way, the phase to be removed can be removed in sufficient quantities to increase the porosity.
Der Sinterprozess erfolgt vorteilhafterweise bei 1000 bis 1300°C. So wird der poröse Körper durch ein Anschmelzen der Glaspartikel deutlich verfestigt und somit eine ausreichende Temperaturstabilität hergestellt.The sintering process advantageously takes place at 1000 to 1300°C. The porous body is significantly solidified by melting the glass particles and thus sufficient temperature stability is achieved.
Der Formkörper wird als Hohlkörper oder Vollkörper hergestellt, so dass dieser sowohl für feste Formkerne als auch für Speiser benutzt werden kann.The molded body is manufactured as a hollow body or solid body, so that it can be used for both solid mold cores and risers.
Es wird somit ein Verfahren bereitgestellt, mit dem maßgenaue Hohlräume mit gewünschten Oberflächenrauigkeiten hergestellt werden können. Auf die Anordnung von Entgasungskanälen kann vollständig verzichtet werden, da ein derartig hergestellter Kern beinahe keine Gasentwicklung beim Gießen aufweist, so dass auch keine Kondensate beim Guss entstehen. Der Formkern lässt sich einfach durch Rütteln oder Hämmern entfernen, da er eine geringere Wärmeausdehnung aufweist als das Aluminium des Gussteils. Auch eignet er sich in besonderer Weise für Kerne, da er eine sehr geringe Wärmekapazität und eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Des Weiteren weist ein derartig hergestellter Formkern oder Speiser eine ausreichende Formstabilität bei etwa 700°C auf und somit bei der üblichen Gießtemperatur bei Aluminiumgussteilen.A method is thus provided with which dimensionally accurate cavities with desired surface roughness can be produced. The arrangement of degassing channels can be completely dispensed with, since a core produced in this way has almost no gas development during casting, so that no condensates are formed during casting. The mold core can be easily removed by shaking or hammering because it has lower thermal expansion than the aluminum of the casting. It is also particularly suitable for cores because it has a very low heat capacity and low thermal conductivity. Furthermore, a mold core or riser produced in this way has sufficient dimensional stability at around 700 ° C and thus at the usual casting temperature for aluminum castings.
Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Formkerns oder Speisers zur Erzeugung von Hohlräumen in Gussstücken werden nachfolgend beschrieben.Two exemplary embodiments of the method according to the invention for producing a mold core or riser for producing cavities in castings are described below.
In einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren werden 70-80% Siliziumdioxid, 7-13% Bortrioxid, 4-8% Alkalioxiden, wie Natriumoxid oder Kaliumoxid, 2-7% Aluminiumoxid und 0-5% Erdalkalioxiden, wie Calciumoxid oder Magnesiumoxid, als Ausgangsstoffe gemischt und geschmolzen, wodurch ein Borosilikatglas hergestellt wird.In a first process according to the invention, 70-80% silicon dioxide, 7-13% boron trioxide, 4-8% alkali metal oxides, such as sodium oxide or potassium oxide, 2-7% aluminum oxide and 0-5% alkaline earth metal oxides, such as calcium oxide or magnesium oxide, are mixed as starting materials and melted, producing a borosilicate glass.
Alternativ können beispielsweise als Ausgangsstoffe auch 35-45% Bariumoxid, 20-30% Bortrioxid und 25-40% Siliziumdioxid gemischt und anschließend geschmolzen werden.Alternatively, for example, 35-45% barium oxide, 20-30% boron trioxide and 25-40% silicon dioxide can be mixed as starting materials and then melted.
In beiden Fällen wird dieses Glas anschließend in eine Form gegossen. Diese Form kann sowohl zur Erzeugung eines Hohlkörpers, der anschließend als Speiser genutzt wird oder eines Vollkörpers dienen, der als Formkern beim Aluminiumguss verwendet werden kann.In both cases, this glass is then poured into a mold. This mold can be used to create a hollow body, which is then used as a feeder, or a solid body, which can be used as a mold core when casting aluminum.
Ein solcher Kern weist aufgrund seiner Zusammensetzung eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit auf und eignet sich entsprechend gut als Kern beim Gießen. Problematisch ist jedoch seine gegebenenfalls nicht ausreichende Formstabilität bei den üblichen Gießtemperaturen von Aluminium von etwa 700°C. Diese sollte beim Guss zumindest 5 Minuten erhalten bleiben.Due to its composition, such a core has a relatively low thermal conductivity and is therefore well suited as a core for casting. However, the problem is that it may not have sufficient dimensional stability at the usual aluminum casting temperatures of around 700 ° C. This should remain for at least 5 minutes during casting.
Aus diesem Grund wird ein entsprechend hergestellter Kern anschließend einem Temperungsprozess unterzogen, bei dem der Formkern oder Speiser bei etwa 600°C erwärmt wird. Dies führt zu einem beträchtlichen Spannungsabbau im Glas nach dem Gießen und daraus folgend zu einer deutlich erhöhten Formstabilität bei thermischer Belastung.For this reason, a correspondingly manufactured core is then subjected to a tempering process in which the mold core or riser is heated to around 600°C. This leads to a significant reduction in stress in the glass after casting and, as a result, to significantly increased dimensional stability under thermal stress.
Zur Erhöhung der Porosität und/oder Oberflächenrauigkeit und damit Verringerung der Wärmeleitfähigkeit kann aus einem derartig hergestellten Formkern oder Speiser auch anschließend noch eine Phase extrahiert werden, indem die Erdalkalioxide, wie das Bariumoxid oder die vorhandenen Alkalioxide, wie das Natriumoxid oder Kaliumoxid aus dem Formkern entfernt werden. Dies erfolgt, indem zunächst die Oberfläche durch eine entsprechende Säure, wie Flusssäure, oder Lauge, wie Natronlauge angeätzt wird, anschließend mittels Alkohol, Wasser oder einer verdünnten Sodalösung gewaschen wird. Daraufhin findet der eigentliche Extraktionsprozess statt, indem der Formkern oder Speiser bei 90°C bis 100°C einer Säure oder anorganischen Salzlösung ausgesetzt wird, wodurch die alkalische Phase aus dem Formkern entfernt wird. Die verwendete Säure oder Salzlösung ist entsprechend an das zu entfernende Alkalioxid anzupassen. Anschließend werden noch ein Waschprozess und eine Trocknung durchgeführt, wodurch ein amorpher poröser Körper geschaffen wird.To increase the porosity and/or surface roughness and thus reduce the thermal conductivity, a phase can then be extracted from a mold core or feeder produced in this way by removing the alkaline earth metal oxides, such as barium oxide, or the alkali metal oxides present, such as sodium oxide or potassium oxide, from the mold core become. This is done by first etching the surface with an appropriate acid, such as hydrofluoric acid, or alkali, such as caustic soda, and then washing it with alcohol, water or a dilute soda solution. The actual extraction process then takes place by exposing the mold core or riser to an acid or inorganic salt solution at 90°C to 100°C, whereby the alkaline phase is removed from the mold core. The acid or salt solution used must be adjusted accordingly to the alkali metal oxide to be removed. A washing process and drying are then carried out, creating an amorphous porous body.
Im Folgenden kann noch ein Sinterprozess durchgeführt werden, was zu einer Volumenschrumpfung führt, durch die der Körper eine höhere Festigkeit erhält und der Mikroporenanteil sinkt.A sintering process can then be carried out, which leads to volume shrinkage, which gives the body greater strength and reduces the proportion of micropores.
Ein so hergestelltes Glas weist eine hohe chemische, thermische und mechanische Stabilität auf und kann entsprechend als Formkern oder Speiser verwendet werden, welcher beinahe keine Entgasung beim anschließenden Gießen aufweist, die geforderte Formstabilität aufweist und aufgrund der Porosität einen niedrigen Wärmeleitkoeffizienten und eine erhöhte Oberflächenrauigkeit im Vergleich zu üblichen Glaskernen aufweist.A glass produced in this way has a high chemical, thermal and mechanical stability and can be used as a mold core or riser, which has almost no degassing during subsequent casting, has the required dimensional stability and, due to the porosity, a low thermal conductivity coefficient and increased surface roughness in comparison to usual glass cores.
Gemäß eines alternativen zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch ein Schaumglas hergestellt werden, welches aus recyceltem Altglas hergestellt wird und chemisch unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen kann.According to an alternative second method according to the invention, a foam glass can also be produced, which is made from recycled waste glass and can have chemically different compositions.
Bei der Herstellung dieses Schaumglases werden erneut die Ausgangsstoffe gemischt und anschließend geschmolzen und gegossen. Der so entstehende Körper wird anschließend zu einem Pulver gemahlen und mit einem Treibmittel, wie beispielsweise Kohlenstoff versetzt. Die folgende Wärmebehandlung, bei der das Pulver erneut schmilzt und in einer Form entsprechend auszuformen ist, wird bei einer Temperatur von 1000°C durchgeführt, wodurch eine Oxidation entsteht, durch die Gasblasen im Glas erzeugt werden. Der so entstehende Schaumkörper weist eine sehr hohe Porosität auf, wodurch er sich besonders beim Aluminiumgießen als Speiser oder Formkern eignet, denn durch die Porosität wird die Wärmeleitfähigkeit und Wärmespeicherfähigkeit im Vergleich zu Vollgläsern deutlich herabgesetzt. Entsprechend wird dem flüssigen Aluminium weniger Wärme entzogen. Gleichzeitig weist ein solcher Schaumglaskörper jedoch eine ausreichend große Hochtemperaturstabilität auf, so dass der Formkern oder Speiser während eines anschließenden Gießprozesses ausreichend lange formbildend erhalten bleibt. Auch hat ein solcher Kern einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Aluminium, so dass sich der Formkern oder Speiser einfach mechanisch aus dem späteren Gussstück durch Hämmern oder Rütteln entfernen lässt.When producing this foam glass, the starting materials are mixed again and then melted and cast. The resulting body is then ground into a powder and a blowing agent such as carbon is added. The following heat treatment, in which the powder melts again and is to be shaped accordingly in a mold, is carried out at a temperature of 1000 ° C, which causes oxidation, which creates gas bubbles in the glass. The resulting foam body has a very high porosity, which makes it particularly suitable as a riser or mold core when casting aluminum, because the porosity significantly reduces the thermal conductivity and heat storage capacity compared to solid glass. Accordingly, less heat is removed from the liquid aluminum. At the same time, however, such a foam glass body has a sufficiently high high-temperature stability so that the mold core or riser remains in shape for a sufficiently long time during a subsequent casting process. Such a core also has a lower coefficient of thermal expansion than aluminum, so that the mold core or riser can easily be removed mechanically from the later casting by hammering or shaking.
Die nach einem dieser beiden Verfahren hergestellten Formkerne oder Speiser können entsprechend vorteilhaft im Aluminiumguss eingesetzt werden, da sie bei einer Gießtemperatur von etwa 700°C ausreichend lange formstabil sind. Die Wärmeleitfähigkeit derartig hergestellter Formkerne oder Speiser liegt bei unter 0,58 W/(cm*K) bei 527 °C und unter 0,593 W/(cm*K) bei 727 °C und somit im Bereich eines üblichen Sand- oder Salzkerns, wodurch ein geringer Wärmeentzug aus dem zu gießenden Materials stattfindet und der Kern länger formstabil bleibt. Die spezifische Wärmespeicherzahl liegt bei unter 2,732 J/(cm3*K) bei 527 °C und 2,980 J/(cm3*K) bei 727 °C und somit ebenfalls im Bereich eines Sandkerns. Dies wird entweder, wie beim Schaumglas oder beim nach dem Vycor-Verfahren behandelten Gläsern, durch die hohe erreichbare Porosität erreicht oder durch die Verwendung besonders geeigneter Glasmischungen und anschließendem Spanungsabbau durch das Tempern. Vor allem wird durch diese Formkerne oder Speiser erreicht, dass beim Gießen eines Metallgussstücks beinahe keine Entgasung beim Kontakt des Kerns oder Speisers mit dem schmelzflüssigen Metall mehr stattfindet, was die Gussqualität deutlich verbessert und es ermöglicht, auf das Vorsehen von Entgasungskanälen verzichten zu können. So wird auch eine Kondensatbildung in der Gießform verringert.The mold cores or risers produced by one of these two processes can be used advantageously in aluminum casting, as they are dimensionally stable for a sufficiently long time at a casting temperature of around 700 ° C. The thermal conductivity of mold cores or risers produced in this way is less than 0.58 W/(cm*K) at 527 °C and less than 0.593 W/(cm*K) at 727 °C and is therefore in the range of a usual sand or salt core, whereby a small amount of heat is removed from the material to be cast and the core remains dimensionally stable for longer. The specific heat storage number is less than 2.732 J/(cm 3 *K) at 527 °C and 2.980 J/(cm 3 *K) at 727 °C and is therefore also in the range of a sand core. This is achieved either, as with foam glass or with glasses treated using the Vycor process, through the high porosity that can be achieved or through the use of special glass suitable glass mixtures and subsequent chip reduction through tempering. Above all, these mold cores or risers ensure that when casting a metal casting, almost no degassing occurs when the core or riser comes into contact with the molten metal, which significantly improves the casting quality and makes it possible to dispense with the provision of degassing channels. This also reduces the formation of condensation in the mold.
Es sollte deutlich sein, dass verschiedene chemische Zusammensetzungen der Formkerne oder Speiser möglich sind. Auch die beschriebenen Werte zur Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität oder die Temperaturen sind Richtwerte und unterliegen einer gewissen Bandbreite und sind abhängig von den Ausgangsstoffen und -werten.It should be clear that different chemical compositions of the mold cores or risers are possible. The values described for thermal conductivity, heat capacity or temperatures are also guide values and are subject to a certain range and depend on the starting materials and values.
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