DE1807193A1

DE1807193A1 - Formkern und Verfahren zum Spritzen,Giessen,Pressen od.dgl. von Formteilen

Info

Publication number: DE1807193A1
Application number: DE19681807193
Authority: DE
Inventors: Guenter Geschke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-11-06
Filing date: 1968-11-06
Publication date: 1970-05-27

Description

Formkern und Verfahren zum Spritzen, Gießen, Pressen oder dergleichen von Formteilen Die Erfindung betrifft einen Formkern zum Herstellen von maßhaltigen, gegebenenfalls hinterschnittenen, gekrümmten und/ oder mit Innengewinde oder dergleichen versehenen inneren Hohlräumen oder Kanälen in gespritzten, gepreßten, gegossenen oder auf andere Weise geformten Formteilen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Spritzen, Gießen, Pressen oder dergleichen von Formteilen mit maßhaltigen, gegebenenfalls hinterschnittenen, gekrummten und/oder mit Innengewinde oder dergleichen versehenen inneren Hohlräumen oder Kanälen unter Verwendung von Formkernen in entsprechenden Spritz-, Gieß-, Preß- oder dergleichen Formen.
Bei der Herstellung von Formteilen mit inneren Hohlräumen oder Kanälen geht man derzeit derart vor, daß man zunächst Formkerne herstellt, deren Gestalt der Gestalt der inneren Hohlräume des Formteils entspricht, und diese Formkerne dann in einer geeigneten Guß-, Preß- oder Spritzform anordnet, um den um die Formkerne herum verbleibenden Raum innerhalb der Formen anschließend mit dem betreffenden Werkstoff auszupressen, auszuspritzen oder auszugießen. Dieses bekannte Verfahren ist nur dann anwendbar, wenn der innere Hohlraum, der während der Herstellung des Formteiles vom Formkern eingenommen wird, nach der Fertigstellung#des Formteiles von außen leicht zugänglich ist, um den Formkern zu entfernen. Dieses bekannte Verfahren wird derzeit in erster Linie in der Eisengießerei angewendet, wobei die Formkerne aus einem Spezialsand bestehen. Die Innenflächen der inneren Hohlräume im Formteil bleiben dabei rauh und uneben. Hinterschnittene innere Hohlräume, Innengewinde, Blindbohrungen und dergleichen sind mit diesem bekannten Verfahren nicht herstellbar. Zur Herstellung von Präzisions-Guß- oder Preßteilen für Maschinen, Werkzeuge oder Geräte mit funktionsbedingten inneren, maßhaltigen Hohlräumen oder Kanälen wendet man nach dem derzeitigen Stand der Technik die spanabhebende Bearbeitung durch Bohren, Fräsen oder Gewindeschneiden an. Innere Kanäle, die keinen nach außen mündenden Ausgang haben, können dabei nur so hergestellt werden, daß man zunächst eine nach außen mündende Bearbeitungsöffnung zum Einführen der spanabhebenden Werkzeuge herstellt und diese Öffnung dann nach der Bearbeitung wieder verschließt.
Gekrümmte Kanäle sind auch mit der spanabhebenden Bearbeitung nicht herstellbar. Man kann zwar die nachträgliche mechanische Innenbearbeitung von Preß- oder Gußteilen durch Einsatz komplizierter Werkzeuge mit Schiebeeinrichtungen verringern, die Herstellung absolut maßhaltiger, mit nach innen erweiternder Hohlräume, wie sie z.B. Ventilkonstruktionen oder Farbspritzpistolen aufweisen müssen, bedingt jedoch weiterhin eine mechanische, spanabhebende Bearbeitung. Neben der Herstellung von nur für die Bearbeitung erforderlichen Bohrungen, die anschließend wieder verschlossen werden müssen, muß man nach# den derzeitigen Bearbeitungsverfahren häufig Maschinen- oder Gehäuseteile, die funktionsgemäß aus einem einzigen Stück bestehen könnten, aus mehreren, später wieder zu verbindenden Teilen herstellen, weil diese auf andere Weise einer spanabhebenden Bearbeitung nicht zugänglich sind. Diese Probleme treten bei der Herstellung von Formteilen sowohl aus Metall als auch aus Kunststoffen auf. Insgesamt bedingen die derzeitigen Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit inneren Hohlräumen einen sehr hohen Aufwand an Werkzeugen und Arbeitszeit. Dennoch sind manche Formep von inneren Hohlräumen, wie beispielsweise gekrümmte Kanäle, mit den derzeitigen Verfahren überhaupt nicht oder nur unter sehr hohem Aufwand herstellbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese und weitere, dem Fachmann bekannte Nachteile der bekannten Formkerne und Verfahren zum Herstellen von Formteilen zu beseitigen und einen Formkern sowie ein solches Verfahren anzugeben, mit denen man bei äußerst geringem Werkzeug- und Zeitaufwand Formteile in Massenfertigung herstellen kann, die maßhaltige, gegebenenfalls hinterschnittene, gekrümmte und/oder mit Innengewinde oder dergleichen versehene innere Hohlräume oder Kanäle aufweisen. Zugleich soll die Möglichkeit bestehen, diese inneren Hohlräume in einem einzigen Arbeitsgang mit einer Metallauskleidung zu versehen. Auch soll man beim Herstellen der Formteile zugleich irgendwelche Einbauteile, wie beispielsweise bewegliche -Ventilteile, in die inneren Hohlräume einbauen können, wobei die Abmessungen dieser Einbauteile größer sein können, als eine gegebenenfalls vorhandene, nach außen mündende Öffnung.
Zur Lösung dieser und weiterer, für den Fachmann auf der Hand liegender oder sich aus der folgenden Beschreibung noch ergebender Aufgaben ist ein Formkern zum Herstellen von maßhaltigen, gegebenenfalls hinterschnittenen, gekrümmten und/oder mit Innengewinde oder dergleichen versehenen inneren Hohlräumen oder Kanälen in gespritzten, gepreßten, gegossenen oder auf andere Weise geformten Formteilen vorgesehen, der sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß der Formkern aus einem Werkstoff gespritzt, gepreßt, gegossen oder auf andere Weise hergestellt ist, der gegenüber den beim Formen des Formteiles auftretenden mechanischen, thermischen und/oder chemischen Bedingungen resistent und nach Beendigung dieses Formvorganges durch Lösungsmittel, Wärmeeinwirkung und/oder natürlichen Zerfall entfernbar ist.
Die Erfindung sieht also einen Formkern vor, der nicht wie die herkömmlichen Sandkerne nach der Herstellung des Formteiles in dessen Innerem zerkleinert werden muß, um als Sand herausgeschüttet zu werden, sondern der sich unter der Einwirkung von Lösungsmitteln, Wärme und/oder natürlichen Zerfall selbst auflöst, nachdem er seine# Aufgabe erfüllt hat. Je nach dem gegebenen Anwendungsfall steht dem Fachmann eine Vielzahl von beispielsweise Kunststoffen zur Verfügung, die diese angegebenen Bedingungen erfüllen. Mit diesen Formkernen kann man vollkommen glatte Innenflächen im Formteil und komplizierte, hinterschnittene, Innengewinde aufweisende innere Hohlräume herstellen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Formkern mit einer vorzugsweise durch Galvanisierung aufgebrachten Metallbeschichtung versehen ist, die nach der Beseitigung des Formkernes aus dem fertigen Formteil als Metallmantel die inneren Hohlräume des Formteiles auskleidet.
Ferner kann man in einen solchen Formkern Einbauteile, wie etwa Ventilteile, Federn, Klappen oder dergleichen, einbetten, welche in den Hohlräumen oder Kanälen des Formteiles anzuordnen sind, so daß diese Einbauteile sich nach der Auflösung oder Beseitigung des Formkernes unmittelbar an Ort und Stelle befinden.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß man den oder die Formkerne aus einem Werkstoff herstellt, der gegenüber den beim Spritz-, Gieß- oder Preßvorgang auftretenden mechanischen, thermischen und chemischen Bedingungen resistent und nach Beendigung des Spritz-, Gieß- oder Preßvorganges durch Lösungsmittel, Wärmeeinwirkung und/oder natürlichen Zerfall entfernbar ist, daß man diese Formkerne in der Spritz-, Gieß- oder Preßform anordnet und den Spritz-, Gieß-oder Preßvorgang in bekannter Weise durchführt und daß man die Formkerne dann durch entsprechende Behandlung aus dem Inneren des Formteiles entfernt.
Selbstverständlich kann man derartige Formkerne und das beschriebene Verfahren nicht nur in Formen anwenden, sondern man kann auch ein herzustellendes Formteil unmittelbar um einen hergestellten Formkern herum beispielsweise mit dem Metallspritzverfahren herstellen.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß man die Formkerne zur Erzeugung eines Metallmantels in den inneren Hohlräumen des Formteiles vor dem Einbringen in die Spritz-, Gieß- oder Preßform vorzugsweise durch Galvanisierung mit einer Metallbeschichtung versieht.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß man bei der Herstellung des Formkernes in diesen Einbauteile, wie z.B. Ventile, Düsen, Federn, Klappen oder dergleichen, einbettet, die in den Hohlräumen des Formteiles anzuordnen sind.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht noch darin, daß z.B.
bei Verwendung von Kunststoffen für den Formkern das Ausmaß der späteren Entfernung des Formkernstoffes derart gesteuert werden kann, daß in den Gewindegängen des fertiggestellten Formteiles Materialrückstände verbleiben, die als Dichtungsmasse für Einschraub-Gewindeteile dienen können.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen Bezug genommen wird, die nur zur Erläuterung und nicht etwa zur Abgrenzung des Erfindungsgedankens dienen. Diese Zeichnungen stellen ein erdachtes Formteil mit dem zugehörigen Formkern dar, bei denen einige wichtige Vorteile der Erfindung demonstriert sind. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch das erdachte Formteil und Fig. 2 eine Ansicht des zugehörigen Formkernes.
Das in Fig. 1 dargestellte Formteil 10 weist verschiedene innere Hohlräume und Kanäle auf, die mit den herkömmlichen Verfahren bei einem einteiligen Formteil gar nicht oder nur unter sehr hohem Aufwand herstellbar wären. So ist im Formteil 10 ein gekrümmter Kanal 12 vorgesehen, der sich an einem Ende zu einer Düsenöffnung 14 verjüngt. In den gekrümmten Teil 16 des Kanals 12 mündet von der Außenseite ein mit einem Innengewinde versehener Anschlußkanal 18, der sich kurz vor der Mündung in den Kanal 12 zu einer Ringkammer 20 erweitert.
Das andere Ende des Kanals 12 weist wiederum eine Anschlußöffnung 30 mit Innengewinde auf, wobei am Ende dieses Innengewindes eine einen Ventilsitz bildende Ringschulter 22 ausgebildet ist. Gegen diesen Ventilsitz 22 liegt ein Ventilteller 24 an, der von der Rückseite her durch eine Schraubenfeder 28 in Schließstellung gedrückt wird, welche mit ihrem anderen Ende gegen eine Ringschulter 26 im Kanal 12 abgestützt ist.
Man erkennt, daß die Teile 24 und 28 nachträglich, d.h. nach der Herstellung des Formteiles 10 nicht mehr in dieses einführbar sind, weil der innerhalb des Ventilsitzes 22 verbleibende DurchtrittsQuerschnitt kleiner ist als die Abmessungen der Teile 24 und 28. Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man die Teile 24 und 28 in den in Fig. 2 dargestellten Kern 40 einbaut und somit bereits beim Gießen, Pressen oder Spritzen des Formteils 10 mit einbaut.
Das Formteil 10 weist ferner einen mit einer Ausrundung 34 in den Kanal 12 mündenden Seitenkanal 32 auf, der über eine Ringkammer 36 größeren Durchmessers in einen Gewindeanschluß 38 übergeht, dessen Durchmesser wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des Seitenkanals 32.
Man erkennt ohne weiteres, daß ein Formteil 10 mit deratigen inneren Hohlräumen und Kanälen, Innengewinden und Ringkammern mit den herkömmlichen Herstellungsverfahren und Kernen nur unter hohem Maschinen- und Zeitaufwand herstellbar wäre-, wobei das Formteil lO zunEchst aus mehreren Teilen hergestellt, dann die inneren Hohlräume bearbeitet werden und schließlich die Teile des Formteiles 10 zusammengesetzt werden müßten. Im Gegensatz hierzu kann man beim erfindungsgemäßen Verfahren zunächst den in Fig. 2 dargestellten Formkern 40 aus einem Werkstoff herstellen, der den mechanischen, thermischen und chemischen Beanspruchungen gewachsen ist, welche während des Formvorganges für das Formteil 10 auftreten. Dieser Werkstoff für die Herstellung des Formkernes 40 wird dabei weiterhin so gewählt, daß er sich nach der Herstellung des Formteiles 10 durch Lösungsmittel, Wärmeeinwirkung und/oder natürlichen Zerfall von selbst auflöst und durch eine oder mehrere der Austrittsöffnungen 14, 18, 30, 38 in flüssiger, fester oder gasförmiger Gestalt austritt. Die Innenflächen der inneren Hohlräume und Kanäle in Formteil 10 werden dabei vollkommen glatt und bedürfen keiner nachträglichen Bearbeitung mehr.
Bei der Herstellung des Formkernes 40 wurden die Feder 28 und der Ventilteller 24 in diesen eingebettet, so daß sie nach der Auflösung oder Beseitigung des Formkernes 40 aus dem Inneren des Formteiles 10 an Ort und Stelle zurückbleiben.
Ferner kann man den Formkern 40 vor dem Gießen, Spritzen, Pressen oder dergleichen des Formteiles 10 noch mit einer Metallbeschichtung 42 versehen, die beispielsweise auf galvanischem Wege aufgebracht wird und nach der Auflösung oder Beseitigung des Formkernes 40 aus dem Inneren des Formteiles 10 in den inneren Hohlräumen dieses Formteiles einen entsprechenden Metallmantel bildet. Auf diese Weise kann man beispielsweise bei Kunststoff-Formteilen einen Schutz gegen aggressive Durchflußmedien schaffen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Anwendung bei der Massenfabrikation, wobei jegliche spanabhebende Bearbeitung entfällt, so daß extrem niedrige Herstellungskosten selbst bei komplizierten und mit größter Präzision auszuführenden Formteilen erreicht werden.
Weitere Einsparungen ergeben sich durch die Möglichkeit erheblich vereinfachter Konstruktionen, da sowohl der innere Aufbau, der Verlauf als auch die äußere Formgebung weitgehend unabhängig von den bisherigen Erfordernissen der Zugänglichkeit für mechanische Bearbeitung werden. So könnten z.B. besondere Auf- oder Einschraubteile, wie Düsen bei Spritzpistolen, sollkommen entfallen, da alle funktionsbedingten Luftkanäle oder sonstigen Hohlräume mit beliebiger Querschnittsform und beliebiger Krümmung eingearbeitet werden können.
Das zur Herstellung des Formkernes 40 verwendete, gelöste Material kann in geeigneten Anlagen durch Extraktion zurückgewonnen und einer Wiederverwendung zugeführt werden.
Das beschriebene Verfahren ist insbesondere auch dazu geeignet, neue Anwendungsgebiete für Kunststoffe zur Herstellung von Präzisionsformteilen, die bisher aus Gründen einer rationellen, spanabhebenden inneren Bearbeitung aus Metall gefertigt wurden, zu erschließen.
Selbstverständlich zeigt das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel nur einige wenige Besonderheiten und Möglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens auf und dient insofern nur'zur Erläuterung und nicht etwa zur Abgrenzung des Erfindungsgedankens. Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen und weitere Ausführungsformen möglich, die sich nach dem Studium der Erfindung dem Fachmann geradezu aufdrängen.

Claims

Patentansprüche

1. Formkern zum Herstellen von maßhaltigen, gegebenenfalls hinterschnittenen, gekrümmten und/oder mit Innengewinde oder dergleichen versehenen inneren Hohlräumen oder Kanälen in gespritzten, gepreßten, gegossenen oder auf andere Weise geformten Formteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern (40) aus einem Werkstoff gespritzt, gepreßt, gegossen oder auf andere Weise hergestellt ist, der gegenüber den beim Formen des Formteiles (10) auftretenden mechanischen, thermischen und/oder chemischen Bedingungen resistent und nach Beendigung dieses Formvorganges durch Lösungsmittel, Wärmeeinwirkung und/oder natürlichen Zerfall entfernbar ist.

2. Formkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern (40) mit einer vorzugsweise durch Galvanisierung aufgebrachten Metallbeschichtung (42) versehen ist.

3. Formkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Formkern (40) Einbauteile (24, 28), wie etwa Ventile, Federn, Klappen oder dergleichen, eingebettet sind, welche in den Hohlräumen oder Kanälen des Formteiles (10) anzuordnen sind.

4. Verfahren zum Spritzen, Gießen, Pressen oder dergleichen von Formteilen mit maßhaltigen, gegebenenfalls hinterschnittenen, gekrümmten und/oder mit Innengewinde oder dergleichen versehen inneren Hohlräumen oder Kanälen unter Verwendung von Formkernen in entsprechenden Spritz-, Gieß-, Preß-oder dergleichen Formen, dadurch gekennzeichnet, daß man den oder die Formkerne aus einem Werkstoff herstellt, der gegenüber den beim Spritz-, Gieß- oder Preßvorgang auftretenden mechanischen, thermischen und chemischen Bedingungen resistent und nach Beendigung des Spitz-, Gieß- oder Preßvorganges durch Lösungsmittel, Wärmeeinwirkung und/oder natürlichen Zerfall entfernbar ist, daß man diese Formkerne in der Spritz-, Gieß-oder Preßform anordnet und den Spritz-, Gieß- oder Preßvorgang in bekannter Weise durchführt und daß man die Formkerne dann durch entsprechende Behandlung aus dem Inneren des Formteiles entfernt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Formkerne zur Erzeugung eines Metallmantels#in den inneren Hohlräumen des Formteiles vor dem Einbringen in die Spritz-, Gieß- oder Preßform vorzugsweise durch Galvanisierung mit einer Metallbeschichtung versieht.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Herstellung des Formkernes in diesen Einbauteile, wie z.B. Ventilteile, Düsen, Federn, Klappen oder dergleichen einbettet, die in den Hohlräumen des Formteiles anzuordnen sind.

L e e r s e i t e