DE102022131971A1 - Gießform zum Gießen von Metallen - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Gießform (100) zum Gießen von Metallen (2), insbesondere zum druckunterstützten Gießen von metallischen Legierungen basierend auf Aluminium, Magnesium, Zink oder Zinn. Erfindungsgemäß weist die Gießform (100) einen hochfesten oder ultrahochfesten Beton (10) auf, der unter Zugabe von Zellulosefasern gebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gießform zum Gießen von Metallen, insbesondere zum druckunterstützten Gießen von metallischen Legierungen basierend auf Aluminium, Magnesium, Zink oder Zinn.
  • STAND DER TECHNIK
  • Das Gießen von Metallen bzw. metallischen Legierungen stellt ein Fertigungsverfahren des Urformens dar, bei dem metallische Gussstücke aus der schmelzflüssigen Phase hergestellt werden. Den unterschiedlichen Verfahrensvarianten, insbesondere Formguss, Druckguss, Blockguss oder Strangguss, ist gemein, dass die metallische Schmelze in die Kavität einer Gießform gefüllt oder gedrückt oder durch die Kavität hindurchgeführt wird, wobei die Schmelze unter Bildung des Gussstücks (zumindest oberflächlich) erstarrt. Dabei entspricht die Kontaktfläche der Gießform für die eingegossene Schmelze dem Negativ der Oberfläche des Gussstücks.
  • Mehrfach genutzte Gießformen werden als Dauerformen bezeichnet und typischerweise aus einem Warmarbeitsstahl geschmiedet, gefräst und/oder erodiert. Unter den extremen Betriebsbedingungen im Kontakt mit der metallischen Schmelze, insbesondere beim Druckguss, unterliegen die Gießformen hohem Verschleiß aufgrund der kombinierten Wirkung von thermischer Ermüdung, Metallkorrosion sowie erosiver und abrasiver Belastung bei hohen Füllgeschwindigkeiten.
  • Um den Verschleiß zu reduzieren ist es im Stand der Technik gebräuchlich, vor der Formfüllung flüssige oder pastöse Prozesshilfsstoffe, sogenannte Schlichten bzw. Formtrennstoffe, auf die Kontaktfläche der Gießformen aufzutragen, die darüber hinaus auch die Benetzbarkeit erhöhen oder ein Anhaften der Gussstücke beim Entformen verhindern können. Die Verwendung derartiger Prozesshilfsstoffe bedingt einen nachteilig hohen Material- und Arbeitseinsatz und stellt zudem eine potenzielle Quelle für Verunreinigungen und Qualitätsminderungen der gefertigten Gussstücke dar.
  • Die Druckschrift DE 10 2007 037 701 A1 offenbart die Verwendung eines Hochleistungsbetons mit einer Druckfestigkeit von mindestens 60 N/mm2 für Gießformen. Dabei kann die Gießform entweder vollständig aus dem Beton gefertigt sein, oder der Beton bildet ein Trägerteil zur Aufnahme eines metallischen Konturteils, das die Kontaktfläche für die einzugießende Schmelze aufweist.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung einer auf einem Beton basierenden Gießform zum Gießen von Metallen, insbesondere zum druckunterstützten Gießen von metallischen Legierungen basierend auf Aluminium, Magnesium, Zink oder Zinn, vorzuschlagen, die insbesondere durch eine hohe Dauerbeständigkeit gegen die im Gießprozess auftretenden thermischen, mechanischen und chemischen Belastungen gekennzeichnet ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst von einer Gießform gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Gießform einen hochfesten oder ultrahochfesten Beton aufweist, der unter Zugabe von Zellulosefasern gebildet ist.
  • Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die hohe Festigkeit und Beständigkeit gegen mechanische und chemische Beanspruchung eines hochfesten oder ultrahochfesten Betons zu nutzen, und den Werkstoff zudem durch die Zugabe von Zellulosefasern zum Einsatz bei zyklischer thermischer Belastung mit Betriebstemperaturen von mehr als 500 °C zu befähigen. Bei der (ersten) Erwärmung der Gießform degenerieren und schrumpfen die Zellulosefasern irreversibel unter Abgabe von Feuchtigkeit, wodurch im Gefüge des Betons ein Netzwerk von Poren gebildet wird. Über dieses Porennetzwerk kann bei Erwärmung im Beton freigesetztes Wasser, welches im Gefüge chemisch oder physikalisch gebunden ist, über die Oberflächen der Gießform an die Umgebung abgegeben werden. Dadurch wird der typische Versagensmechanismus von konventionellem hochfestem oder ultrahochfestem Beton unter Hochtemperaturbelastung vermieden, der darin besteht, dass das innerhalb des dichten Gefüges freigesetzte Wasser nicht entweichen kann, bis dass der sich zunehmend aufbauende Wasserdampfdruck die Zugfestigkeit des Betons überschreitet und ein explosionsartiges Versagen des Bauteils erfolgt.
  • Der Beton weist als hochfester Beton eine Zylinderdruckfestigkeit von mindestens 60 N/mm2 oder als ultrahochfester Beton eine Zylinderdruckfestigkeit von mindestens 100 N/mm2 auf (charakteristische Druckfestigkeit von Zylindern mit 150 mm Durchmesser und 300 mm Länge nach 28 Tagen bei Prüfung nach DIN EN 12390-3). Insbesondere kann der ultrahochfeste Beton eine Zylinderdruckfestigkeit von mindestens 130 N/mm2 aufweisen. Diese Festigkeitswerte sind zumindest für den Ausgangszustand des Betons vor der ersten Erwärmung der Gießform in einem Gießprozess gültig. Die hohe Festigkeit des Betons beruht auf der hohen Dichtheit seines Gefüges, die durch eine Optimierung der Packungsdichte des Haufwerks der mineralischen Ausgangsstoffe, die Zugabe von reaktiven Zusatzstoffen und/oder die Wahl eines geringen Wasserbindemittelwerts beim Anmischen des Frischbetons, insbesondere höchstens 0,3, erzielt wird. Die Dichtheit ist durch die erfindungsgemäß zugegebene Menge an Zellulosefasern nicht derart verringert, dass die mechanischen Eigenschaften des Betons signifikant beeinträchtigt werden.
  • Die erfindungsgemäß dem Beton zugegebenen Zellulosefasern können als natürliche Pflanzenfasern, beispielsweise Baumwoll- oder Bastfasern, oder als synthetisch gewonnene, sogenannte Zelluloseregeneratfasern ausgebildet sein. Die verwendeten Zellulosefasern weisen eine Länge im Bereich von 0,1 - 10 mm und/oder einen Durchmesser im Bereich von 5 - 100 µm auf.
  • Insbesondere ist bei einer erfindungsgemäßen Gießform wenigstens eine Kontaktfläche der Gießform für das einzugießende Metall aus dem Beton ausgebildet. Es hat sich erwiesen, dass die Oberfläche eines hochfesten oder ultrahochfesten Betons in mehrfacher Hinsicht besonders geeignet ist, im Gießprozess die Kontaktfläche zum eingegossenen Metall zu bilden. So besteht einerseits eine hohe Benetzbarkeit, insbesondere durch schmelzflüssige Aluminiumlegierungen, bei gleichzeitig guter Entformbarkeit des ausgehärteten Gussstücks. Somit können ohne weiteren prozesstechnischen Aufwand sehr formtreue Gussstücke gefertigt werden. Weiterhin weist der hochfeste oder ultrahochfeste Beton eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber metallischen Schmelzen auf, sodass die chemische Zusammensetzung (Legierungslage) der eingegossenen Schmelze nicht durch stofflichen Austausch mit der Gießform verändert wird und umgekehrt keine signifikante Korrosion der Gießform auftritt. Bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Gießform kann daher vorteilhafterweise auf die im Stand der Technik gebräuchlichen Prozesshilfsstoffe, insbesondere auf die Kontaktfläche applizierte Trennmittel, verzichtet werden.
  • Vorzugsweise ist die gesamte Gießform bzw. jede Formhälfte der Gießform monolithisch aus einem mit Zellulosefasern versetzten hochfesten oder ultrahochfesten Beton gebildet, sodass die gesamte Kontaktfläche zwischen der Gießform und einer eingegossenen Schmelze aus dem Beton ausgebildet ist. Damit ist die spezifische Wärmeleitfähigkeit des Betons maßgeblich für die Abkühlrate der Schmelze bzw. des erstarrenden Gussstücks. Die Wärmeleitfähigkeit eines erfindungsgemäß verwendeten Betons liegt bei Raumtemperatur insbesondere im Bereich von 0,5 - 3 W/mK und damit um ca. einen Faktor 10 und mehr unterhalb der Wärmeleitfähigkeit von typischen Warmarbeitsstählen. Dementsprechend fallen die Abkühlraten der eingegossenen Schmelze wesentlich geringer aus als bei konventionellen stählernen Gießformen, sodass etwa bei druckunterstützten Gießverfahren bei gegebenem Fülldruck wesentlich längere Fließwege realisierbar sind. Insbesondere können in einer erfindungsgemäßen Gießform somit sehr dünnwandige Gussstücke hergestellt werden, beispielsweise mit Wandstärken im Bereich von lediglich 0,1 - 1 mm.
  • Vorzugsweise ist die Gießform dementsprechend frei von einem metallischen Konturteil, wie beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2007 037 701 A1 bekannt, oder einer Beschichtung ausgebildet.
  • In einer Ausführungsform ist der Beton aus mineralischen Ausgangsstoffen gebildet, die Blähglas aufweisen. Blähglas ist ein aufgeschäumtes Glas geringer Dichte mit geschlossenen, gasgefüllten Poren und wird insbesondere als ein Granulat aus Rundkörnern bereitgestellt. Durch Zugabe von Blähglas wird die Wärmeleitfähigkeit des gebildeten Betons herabgesetzt, insbesondere in den Bereich unterhalb von 1 W/mK.
  • Die Zellulosefasern sind beispielsweise in einer Menge von 0,1 - 1,2 Vol.% der mineralischen Ausgangsstoffe des Betons zugegeben, insbesondere in einer Menge von mindestens 0,3 Vol.%. Mit einem derartigen Anteil wird die erfindungsgemäß angestrebte Permeabilität der Gießform für bei der Erwärmung im Gefüge freigesetztes Wasser erzielt, ohne dass die mechanischen Eigenschaften des Betons in unerwünschtem Maße kompromittiert werden. Beispielsweise weist der verwendete Beton eine Wassereindringtiefe bei Prüfung gemäß DIN EN 12390-8 von 1 - 5 mm, vorzugsweise 1 - 2 mm auf.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießform ist der Beton aus mineralischen Ausgangsstoffen gebildet, die mindestens ein alkalisch aktivierbares Bindemittel aufweisen, wobei die mineralischen Ausgangsstoffe ohne Zugabe von Portlandzement gebildet sind. Alkalisch aktivierbare Bindemittel weisen alumo-silikatische Feststoffe auf, die vielfach als Sekundärrohstoffe aus Industrieprozessen gewonnen werden, beispielsweise als Flugasche oder Hüttensand. Weiterhin können alkalisch aktivierbare Bindemittel Silikastaub oder Metakaolin aufweisen. Die im Vergleich zu Portlandzement weniger reaktiven Bindemittel müssen für eine gute Festigkeitsentwicklung aktiviert werden, wozu Aktivatorlösungen basierend auf Alkalihydroxid, Alkalisilikat oder Alkalicarbonat genutzt werden. Der resultierende Beton weist ein dichtes Gefüge mit einem ein Netzwerk aus amorph/nanokristallinen Phasen auf, und ist im Vergleich zu einem auf Portlandzement als Bindemittel basierendem Beton durch eine nochmals höhere thermo-mechanische Belastbarkeit gekennzeichnet.
  • Die erfindungsgemäße Gießform ist prinzipiell für eine Vielzahl an Verfahren des Metallgießens geeignet, beispielsweise Formguss, Druckguss, Blockguss oder Strangguss. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Verwendung für das druckunterstützte Gießen von Aluminiumlegierungen erwiesen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Gießform gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen, wenigstens umfassend die folgenden Schritte in nicht festgelegter Reihenfolge:
    • - Bereitstellen einer Betonmischung aus mineralischen Ausgangsstoffen und Zellulosefasern zur Bildung eines hochfesten oder ultrahochfesten Betons, wobei die Zellulosefasern in einer Menge von 0,1 - 1,2 Vol.% der mineralischen Ausgangsstoffe vorliegen, insbesondere in einer Menge von mindestens 0,3 Vol.%,
    • - Bereitstellen einer Negativform,
    • - Zugeben von Wasser und/oder einer alkalischen Aktivatorlösung zur Betonmischung unter Bildung eines Frischbetons,
    • - Gießen des Frischbetons in die Negativform,
    • - Erhalt der Gießform aus hochfestem oder ultrahochfestem Beton nach dem Aushärten des Frischbetons und Entnahme aus der Negativform.
  • Um das für hochfesten oder ultrahochfesten Beton kennzeichnende hochdichte Gefüge zu erhalten, wird das Haufwerk der mineralischen Ausgangsstoffe der Betonmischung basierend auf einer Packungsdichteoptimierung bereitgestellt. Zur Durchführung der Packungsdichteoptimierung kann eine Anpassung der Sieblinien der mineralischen Ausgangsstoffe an formalisierte Kornverteilungskurven vorgenommen werden. Dementsprechende Ansätze sind beispielsweise in DIN 1045-2 in Form von Regelsieblinien für Gesteinskörnungen verankert. Alternativ kann ein computergestütztes mathematisch-physikalisches Packungsdichteoptimierungsverfahren zur Bestimmung einer optimierten Sieblinie verwendet werden, beispielsweise basierend auf einem Verfahren nach Schwanda, Reschke oder Geisenhanslüke (Schwanda, F.: Das rechnerische Verfahren zur Bestimmung des Hohlraumes und Zementleimanspruches von Zuschlägen und seine Bedeutung für den Spannbetonbau, Zement und Beton 37, 1966, S. 8-17; Reschke, T.: Der Einfluss der Granulometrie der Feinstoffe auf die Gefügeentwicklung und die Festigkeit von Beton, Schriftreihe der Zementindustrie, Heft 62/2000, Bau+Technik Verlag, Düsseldorf 2001; Geisenhanslüke, C.: Einfluss der Granulometrie von Feinstoffen auf die Rheologie von Feinstoffleimen / Influence of the granulometry of fine particles on the rheology of pastes, Dissertation, Structural Materials & Engineering Series No, vol. 13, Kassel University Press, Kassel, 2008). Die mineralischen Ausgangsstoffe umfassen wenigstens ein Bindemittel, beispielsweise Portlandzement und Silikastaub, und eine inerte Gesteinskörnung, beispielsweise Quarzsand und Quarzmehl.
  • Tab. 1 zeigt beispielhafte Zusammensetzungen von erfindungsgemäß verwendeten Betonmischungen basierend auf Portlandzement, d.h., die mineralischen Ausgangsstoffe unter Angabe des jeweiligen Kleinst- und Größtkorns sowie einer Bereichsangabe des jeweiligen Anteils. Die darüber hinaus der Betonmischung zuzugebenden Zellulosefasern sind in der Tab. 1 nicht berücksichtigt. Tab. 1
    mineralischer Ausgangsstoff Korngröße (µm) Anteil (Gew.%)
    Portlandzement 0,1 - 50 30 - 50
    Silikastaub 0,1 - 10 0 - 15
    Quarzmehl 1 - 100 5 - 10
    Quarzsand 125 - 500 45 - 55
  • Zur Bildung des Frischbetons aus einer Betonmischungen basierend auf Portlandzement wird eine solche Menge an Wasser zugegeben, dass ein Wasserbindemittelwert im Bereich von 0,2 - 0,25 gebildet wird. Der Wasserbindemittelwert ist das Verhältnis zwischen der Masse des wirksamen Wassers und der Masse der Bindemittel, d.h., bei den Zusammensetzungen der Tab. 1 des Portlandzements und des Silikastaubs. Das wirksame Wasser entspricht der Summe aus dem zugegebenen Wasser, der Eigenfeuchtigkeit der Gesteinskörnung und ggfs. des Wasseranteils zugegebener wässriger Zusatzmittel.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die mineralischen Ausgangsstoffe mit mindestens einem alkalisch aktivierbaren Bindemittel und frei von Portlandzement bereitgestellt. Beispielsweise umfasst das alkalisch aktivierbare Bindemittel Hüttensand, Silikastaub und/oder Metakaolin. Tab. 2 zeigt beispielhafte Zusammensetzungen von erfindungsgemäß verwendeten Betonmischungen basierend auf alkalisch aktivierbaren Bindemitteln ohne Portlandzement, d.h., die mineralischen Ausgangsstoffe unter Angabe des jeweiligen Kleinst- und Größtkorns sowie einer Bereichsangabe des jeweiligen Anteils. Die darüber hinaus der Betonmischung zuzugebenden Zellulosefasern sind in der Tab. 2 nicht berücksichtigt. Tab. 2
    mineralischer Ausgangsstoff Korngröße (µm) Anteil (Gew.%)
    Hüttensand 0,1 - 50 25 - 40
    Metakaolin 0,1 - 10 0 - 10
    Silikastaub 0,1 - 10 0 - 15
    Quarzmehl 1 - 100 5 - 10
    Quarzsand 125 - 500 45 - 55
  • Zur Bildung des Frischbetons aus einer Betonmischungen basierend allein auf alkalisch aktivierbaren Bindemitteln, insbesondere Hüttensand, Metakaolin und Silikastaub, wird eine wässrige Aktivatorlösung zugegeben, die beispielsweise auf Basis von Alkalihydroxid, Alkalisilikat und/oder Alkalicarbonat gebildet ist. Insbesondere wird die alkalische Aktivatorlösung in einer Menge im Bereich von 30 - 60 Gew.% des alkalisch aktivierbaren Bindemittels zugegeben. Damit wird ein Wasserbindemittelwert im Bereich von 0,15 - 0,3 gebildet. Im Vergleich zur Verwendung eines auf Portlandzement basierenden Betons kann somit ein noch geringerer Wasserbindemittelwert zur Festigkeitsentwicklung ausreichend sein. Eine daraus gefertigte Gießform weist eine besonders gute Hochtemperaturbeständigkeit auf, da der Anteil an aus dem Betongefüge unter Erwärmung ausgeschiedenem Wasser besonders gering ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden die mineralischen Ausgangsstoffe mit Blähglas bereitgestellt. Tab. 3 - 5 zeigen beispielhafte Zusammensetzungen von erfindungsgemäß verwendeten Betonmischungen mit Blähglas, d.h., die mineralischen Ausgangsstoffe unter Angabe des jeweiligen Kleinst- und Größtkorns sowie einer Bereichsangabe des jeweiligen Anteils. Die darüber hinaus der Betonmischung zuzugebenden Zellulosefasern sind in Tab. 3 - 5 nicht berücksichtigt. Die Zugabe von Blähglas führt tendenziell zu einer Verringerung der Druckfestigkeit des gebildeten Betons, und ab einem Anteil von mindestens 10 Gew.% Blähglas an den mineralischen Ausgangsstoffen ist der gebildete Beton typischerweise nicht mehr als ultrahochfest, sondern nur noch als hochfest zu qualifizieren. Tab. 3
    mineralischer Ausgangsstoff Korngröße (µm) Anteil (Gew.%)
    Hüttensand 0,1 - 50 30 - 40
    Silikastaub 0,1 - 10 15 - 25
    Quarzmehl 1 - 100 5 - 15
    Quarzsand 125 - 500 20 - 25
    Blähglas 250 - 500 5 - 20
    Tab. 4
    mineralischer Ausgangsstoff Korngröße (µm) Anteil (Gew.%)
    Hüttensand 0,1 - 50 30 - 40
    Silikastaub 0,1 - 10 15 - 25
    Quarzmehl 1 - 100 5 - 15
    Quarzsand 125 - 500 20 - 25
    Blähglas 500 - 1000 5 - 20
    Tab. 5
    mineralischer Ausgangsstoff Korngröße (µm) Anteil (Gew.%)
    Hüttensand 0,1 -50 30 - 40
    Silikastaub 0,1 - 10 15 - 25
    Quarzmehl 1 - 100 5 - 15
    Quarzsand 125 - 500 20 - 25
    Blähglas 40 - 125 2 - 6
    Blähglas 500 - 1000 5 - 20
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens werden die Zellulosefasern vor dem Bereitstellen der Betonmischung mit der alkalischen Aktivatorlösung getränkt. Dadurch wird sichergestellt, dass beim Aushärten des Frischbetons auch die unmittelbar an die Zellulosefasern angrenzenden Volumina an der gewünschten Mikrostruktur- und Festigkeitsentwicklung teilnehmen.
  • Die Negativform zum Gießen der Gießform aus dem Frischbeton kann beispielsweise als ein gefrästes oder 3D-gedrucktes Bauteil aus einem Polytetrafluorethylen (PTFE) bereitgestellt werden. Bei einer Negativform aus PTFE kann vorteilhafterweise auf die Verwendung eines Formtrennstoffs zwischen Form und Beton verzichtet werden. Weiterhin können Photopolymere als druckbare Werkstoffe zur Herstellung der Negativform im 3D-Druck verwendet werden.
  • BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung wird nachstehend mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Figur näher dargestellt.
  • Die Figur zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Kaltkammer-Gießmaschine zum druckunterstützten Gießen von Metallen, insbesondere zum druckunterstützten Gießen von metallischen Legierungen basierend auf Aluminium, Magnesium, Zink oder Zinn. Die Gießmaschine umfasst eine erfindungsgemäße Gießform 100, eine Gießeinheit aus einer Gießkammer 4 und einem Gießkolben 5, sowie eine Auswerfereinheit 3. Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Gießform in einer Kaltkammer-Gießmaschine ist dabei ohne Beschränkung der Allgemeinheit als ein rein beispielhafter Anwendungsfall zu verstehen.
  • Die Gießform 100 umfasst die zwei Formhälften 1, 1', die jeweils einen hochfesten oder ultrahochfesten Beton 10 aufweisen, der unter Zugabe von Zellulosefasern gebildet ist. Die Formhälften 1,1' sind monolithisch aus dem Beton 10 gebildet, sodass auch die Kontaktflächen 11, 11' der Gießform 100 für das einzugießende Metall 2 aus dem Beton 10 ausgebildet sind. Die Gießform 100 ist im geschlossenen Zustand dargestellt, wobei zwischen den beiden Formhälften 1, 1' die Kavität 20 gebildet ist, die durch die Kontaktflächen 11, 11 begrenzt ist.
  • Das einzugießende Metall 2 ist im schmelzflüssigen Zustand dargestellt und wird mittels des Gießlöffels 6 durch eine Füllöffnung in die Gießkammer 4 gefördert. Durch Vorschub des Gießkolbens 5 kann das Metall 2 in die Kavität 20 gedrückt werden. Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit des Betons 10, insbesondere im Vergleich zu einem im Stand der Technik für Gießformen gebräuchlichen Warmarbeitsstahl, kann die metallische Schmelze 2 vor der Erstarrung lange Fließwege innerhalb der Gießform 100 zurücklegen bzw. sehr dünne Bereiche der Kavität 20 durchfließen. Dadurch ermöglicht es die erfindungsgemäße Gießform 100, auch bei moderatem Fülldruck überaus dünnwandige und/oder weitverzweigte Gussstücke aus Metall zu fertigen.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
  • Bezugszeichenliste:
  • 100
    Gießform
    1, 1'
    Formhälfte
    10
    hochfester oder ultrahochfester Beton
    11, 11'
    Kontaktfläche
    2
    Metall
    20
    Kavität
    3
    Auswerfereinheit
    4
    Gießkammer
    5
    Gießkolben
    6
    Gießlöffel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007037701 A1 [0005, 0014]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Schwanda, F.: Das rechnerische Verfahren zur Bestimmung des Hohlraumes und Zementleimanspruches von Zuschlägen und seine Bedeutung für den Spannbetonbau, Zement und Beton 37, 1966, S. 8-17 [0020]

Claims (17)

  1. Gießform (100) zum Gießen von Metallen (2), insbesondere zum druckunterstützten Gießen von metallischen Legierungen basierend auf Aluminium, Magnesium, Zink oder Zinn, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (100) einen hochfesten oder ultrahochfesten Beton (10) aufweist, der unter Zugabe von Zellulosefasern gebildet ist.
  2. Gießform (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kontaktfläche (11, 11') der Gießform (100) für das einzugießende Metall (2) aus dem Beton (10) ausgebildet ist.
  3. Gießform (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (100) frei von einem metallischen Konturteil oder einer Beschichtung ausgebildet ist.
  4. Gießform (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellulosefasern in einer Menge von 0,1 - 1,2 Vol.% der mineralischen Ausgangsstoffe des Betons (10) zugegeben sind, insbesondere in einer Menge von mindestens 0,3 Vol.%.
  5. Gießform (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton (10) eine Wassereindringtiefe bei Prüfung gemäß DIN EN 12390-8 von 1 - 5 mm, vorzugsweise 1 - 2 mm aufweist.
  6. Gießform (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton (10) eine Wärmeleitfähigkeit von 0,5- 3 W/mK aufweist.
  7. Gießform (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton (10) aus mineralischen Ausgangsstoffen gebildet ist, die mindestens ein alkalisch aktivierbares Bindemittel aufweisen, wobei die mineralischen Ausgangsstoffe ohne Zugabe von Portlandzement gebildet sind.
  8. Gießform (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das alkalisch aktivierbare Bindemittel Hüttensand, Silikastaub und/oder Metakaolin aufweist.
  9. Gießform (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton (10) aus mineralischen Ausgangsstoffen gebildet ist, die Blähglas aufweisen.
  10. Gießform (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton (10) als hochfester Beton eine Zylinderdruckfestigkeit von mindestens 60 N/mm2 oder als ultrahochfester Beton eine Zylinderdruckfestigkeitvon mindestens 100 N/mm2, insbesondere mindestens 130 N/mm2aufweist.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Gießform (100) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, wenigstens umfassend die folgenden Schritte in nicht festgelegter Reihenfolge: - Bereitstellen einer Betonmischung aus mineralischen Ausgangsstoffen und Zellulosefasern zur Bildung eines hochfesten oder ultrahochfesten Betons (10), wobei die Zellulosefasern in einer Menge von 0,1 - 1,2 Vol.% der mineralischen Ausgangsstoffe vorliegen, insbesondere in einer Menge von mindestens 0,3 Vol.%, - Bereitstellen einer Negativform, - Zugeben von Wasser und/oder einer alkalischen Aktivatorlösung zur Betonmischung unter Bildung eines Frischbetons, - Gießen des Frischbetons in die Negativform, - Erhalt der Gießform (100) aus hochfestem oder ultrahochfestem Beton (10) nach dem Aushärten des Frischbetons und Entnahme aus der Negativform.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralischen Ausgangsstoffe mit mindestens einem alkalisch aktivierbaren Bindemittel und frei von Portlandzement bereitgestellt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Hüttensand, Silikastaub und/oder Metakaolin als alkalisch aktivierbare Bindemittel bereitgestellt werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine alkalische Aktivatorlösung auf Basis von Alkalihydroxid, Alkalisilikat und/oder Alkalicarbonat zugegeben wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die alkalische Aktivatorlösung in einer Menge von 30 - 60 Gew.% des alkalisch aktivierbaren Bindemittels zugegeben wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellulosefasern vor dem Bereitstellen der Betonmischung mit der alkalischen Aktivatorlösung getränkt werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralischen Ausgangsstoffe mit Blähglas bereitgestellt werden, insbesondere in einer Menge von 5 - 20 Gew.%.
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