DE3735751A1 - Heteroporoeses formwerkzeug zur herstellung von gussformen aus formsand und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Heteroporoeses formwerkzeug zur herstellung von gussformen aus formsand und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein gasdurchlässiges Formwerkzeug zur Herstellung von
Guß- und Kernformen aus aushärtbarem Formsand sowie ein Verfahren zu dessen
Herstellung und eine vorteilhafte Verwendung derartiger Werkzeuge.
Gußformen aus Formsand haben eine große Verbreitung bei der Herstellung von
Metallguß-Massenteilen. Es handelt sich dabei um nur einmal verwendbare,
massive oder schalenförmige Formen. Zur Herstellung der Gußform wird fein
körniger Formsand mit aushärtbaren Binderzusätzen versehen, über eine Sandein
laßöffnung in ein Formwerkzeug gebracht und dort ausgehärtet. Die Aushärtung
erfolgt thermisch - hoher Energieaufwand - oder in jüngerer Zeit alternativ
auch mittels Reaktionsgasen, welche unter Druck durch den Formsand im Form
werkzeug gepreßt werden. Bei letzterer Variante wird das Gas an der Sandein
laßöffnung in den Sand eingepreßt und muß durch Bohrungen, Düsen bzw.
sonstige, mechanisch in die Formwerkzeugwand eingebrachte Kanäle und
Öffnungen aus dem Formwerkzeug austreten.
Nach einer bekannten Ausführung (DE 24 03 199, DE 30 39 394) werden Bohrungen
in der Wand des Formwerkzeuges an der Form-Außenseite durch Überdruckventile
verschlossen. Derartige Formwerkzeuge haben den Nachteil hoher Werkzeug
kosten. Die Ventile verstopfen häufig durch vom Gas mitgerissene Formsand
körner und müssen gereinigt werden. Vor allem aber weist die Formwerkzeugwand
keine homogene Gasdurchlässigkeit auf, so daß die Reaktionsgase den Formsand
nicht homogen durchströmen können und demzufolge der Formsand nicht gleich
mäßig aushärtet. Kernformen lassen sich nur in massiver Ausführung herstellen.
In der DE 30 02 939 ist ein Formwerkzeug mit einer Wandung beschrieben, in
welche Rippen und Schlitze unterschiedlicher Abmessungen mechanisch einge
bracht sind. Das durch einen Einlaß in den Formsand gelangende Reaktionsgas
wird durch die Schlitze abgesaugt.
Doch die Schlitze versanden. Zudem ist die Herstellung sehr kostspielig und
erlaubt nicht die Fertigung eines wirklich engmaschigen Netzwerkes von
Schlitzen und Bohrungen. Der Sand wird auch bei dieser Ausführung eines Form
werkzeuges vom Reaktionsgas nur ungleichmäßig durchströmt. Weiterhin wird
Reaktionsgas im Überschuß verbraucht, das heißt, in weit größeren Mengen als
nach der Stöchiometrie der gewünschten Reaktion erforderlich.
Es wurde auch bereits gefordert, das Formwerkzeug aus porösen und gasdurch
lässigen Werkstoffen herzustellen. Die Umsetzung dieser Forderung scheiterte
bisher jedoch an den zu erwartenden technischen Schwierigkeiten, komplexe Geo
metrien von Gußteilen in einem Formwerkzeug aus porösen Werkstoffen umzu
setzen, dabei sowohl dem Anspruch einer homogenen Gasdurchlässigkeit der Wand
im Mikrobereich als auch deren mechanische Festigkeit gerecht zu werden und
gleichzeitig sicherzustellen, daß der Formsand bei der Druckbeaufschlagung
mit Reaktionsgas nicht die Formwerkzeugporen verstopft oder sogar durch die
Poren der Formwerkzeugwand hindurchtritt.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht demzufolge darin, ein Formwerkzeug
mit im Mikrobereich homogen gasdurchlässiger Wand herzustellen. Damit
scheiden die eingangs geschilderten Verfahren und Techniken aus. Die Aufgabe
besteht im einzelnen darin, durch geeignete Kombination von an sich bekannten
Techniken zur Herstellung poröser Materialien eine heteroporöse Formwerkzeug
wand zu schaffen, welche in ihrem, an den Formsand angrenzenden Bereich eine
geeignete Mikroporösität aufweist und in ihrem daran angrenzenden Bereich ein
grobporiges, skelettartiges Stützgerüst bildet. Die derart hergestellten Form
werkzeuge sollen die Anfertigung von Gußformen aus Formsand in großer Stück
zahl erlauben, insbesondere auch als nichtmassive, schalenförmige Gußform.
Dazu muß die dem Formsand ausgesetzte Oberfläche des Formwerkzeuges besonders
verschleißfest sein. Porenverstopfung durch Formsand soll keine wesentliche
Ausfallursache des Formwerkzeuges mehr sein. Eventuell durch Formsand ver
stopfte Poren müssen sich mit geringem Arbeitsaufwand regenerieren, d. h.
wieder freilegen lassen.
Die Aufgabe zur Schaffung eines gasdurchlässigen Formwerkzeuges wird erfin
dungsgemäß dadurch gelöst, daß das Werkzeug aus heteroporös aufgebautem,
offenporigem Material besteht, wobei die Wand des Formwerkzeuges einen
ersten, an den Formsand angrenzenden feinporigen Schichtbereich von
0,2-2 mm Dicke, von 75-95% theoretischer Materialdichte und Porendurch
messer < 50 µm aufweist, an welchen ein zweiter, massiver Bereich in Form
eines großporigen Stützskeletts mit < 80% theoretischer Materialdichte und
einem mittleren Porendurchmesser < 100 µm materialschlüssig angrenzt.
Für das gasdurchlässige Formwerkzeug, sowie Verfahren zu deren Herstellung
und deren vorteilhafte Verwendung, haben sich Ausführungen entsprechend der
Unteransprüche 2-10 besonders bewährt.
Zu den Formwerkzeugen gehören sowohl Guß- als auch Kernformen, d. h. sowohl
Formen zur Herstellung massiver wie innen hohler Gußteile.
Zur Erreichung der geforderten Material- und Struktureigenschaften der Form
werkzeugwand entsprechend vorliegender Erfindung stehen dem Durchschnittsfach
mann für die Herstellung von porösen Werkstoffen eine Reihe von Einzelver
fahren zur Verfügung, welche sinnvoll zu kombinieren sind.
Als Materialien für die Formwerkzeugwand kommen grundsätzlich metallische
und/oder keramische Materialien und/oder Kunststoffe in Frage. In einem ein
zigen Formwerkzeug bekannter Ausführungen werden bis zu größenordnungsmäßig
60 000 Sandformen hergestellt. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen wird der Sand
jeweils mit großer Geschwindigkeit und unter hohem Druck in die Form einge
füllt. Entsprechend hoch sind die Verschleißanforderungen an die mit dem Form
sand in Berührung kommende Oberfläche des Formwerkzeuges. Diesem Umstand ist
durch die Auswahl des Materials für die feinporige Schicht des Formwerkzeuges
Rechnung zu tragen. Es haben sich für diese Schicht verschleißfeste Stahl
sorten ebenso bewährt wie verschleißfeste Keramiken sowie metallische und
nichtmetallische Hartstoffe, z. B. Siliziumnitrid, Bornitrid, Titankarbid,
Titannitrid, Siliziumkarbid.
Die heteroporös aufgebaute Wand des Formwerkzeuges läßt sich entweder durch
zähflüssiges, aufgeschäumtes und anschließend verfestigtes Material bilden
oder aber die Wand wird mittels pulverförmiger, zu verfestigender Ausgangs
werkstoff geformt.
Die mit dem Formsand in Berührung kommende Schicht der Formwerkzeugwand kann
gebildet werden, indem Pulver isostatisch auf eine Lehrenform entsprechend
dem Gußteil aufgepreßt wird. Das Pulver kann, mit einem flüchtigen Lösungs
mittel vermischt, als Paste auf die Lehrenform aufgetragen bzw. aufgespritzt
werden. Es haben sich auch galvanische Verfahren und Gasabscheide-Verfahren
(PVD-Verfahren) zur Bildung derartiger Schichten bewährt. Schließlich kann
die Schicht in Form einer flexiblen metallischen oder keramischen Folie auf
die Lehrenform aufgelegt werden. Die Flexibilität derartiger Folien ist
gegeben durch bei späterer Wärmebehandlung flüchtige, in fester Form hoch
flexible thermoplastische Komponenten. Im übrigen bestehen die Folien aus
pulverförmigen Metallen, Hartstoffen oder Keramiken.
Die mit dem Schichtmaterial belegte Lehrenform wird anschließend entweder
umschäumt oder nach Einbettung in eine entsprechende äußere Form mit grob
körnigem Pulvermaterial hinterfüllt und vorzugsweise isostatisch verpreßt.
Der fertige Verbundkörper wird durch thermisches oder chemisches Aushärten,
Brennen oder Sintern der kompaktierten Verbundwerkstoffe erzeugt.
Zur Herstellung des offenporigen Stützgerüstes hat es sich bewährt, Sand-,
Glas- oder Keramik-Körner durch Tauchen in entsprechende Dispersionen oder
Lösungen zunächst mit einer dünnen Kunststoffschicht zu überziehen.
Das derart vorbehandelte Granulat läßt sich in eine Form einschütten und/oder
verpressen und anschließend chemisch oder thermisch aushärten.
Die Techniken zur Erzielung feinporiger bzw. grobporiger und offenporiger
Materialien sind bekannt. So sind beispielsweise bei der Herstellung von
Diaphragmen für Elektroden in der Elektrochemie Techniken unter Verwendung
spezieller Porenbildner erarbeitet worden, welche eine Materialstruktur mit
definierter Gasdurchlässigkeit ergeben, wie sie auch im vorliegenden Fall
gefordert sind. Techniken zur Herstellung grob- und offenporiger Materialien
sind im weiten Anwendungsbereich der mechanischen Filter ebenso erarbeitet
worden wie beispielsweise auf dem Gebiet selbstschmierende Gleitlager oder
auf dem Gebiet der elektrischen Kontaktwerkstoffe, bestehend aus porösem
Skelett eines Werkstoffes A, in welches ein Werkstoff B infiltriert wird.
Formwerkzeuge gemäß vorliegender Erfindung weisen eine Vielzahl von Vorteilen
auf.
Sie weisen einen bis in den Mikrobereich völlig homogenen, offenporigen Wand
aufbau mit definiertem Druckabfall auf. Dieser erlaubt einen gleichmäßigen
Gasdurchtritt durch die Wand und damit homogene Aushärtung des Formsandes.
Die Poren im feinporigen Bereich der Formwerkzeugwand sind so beschaffen, daß
sich nur in Ausnahmefällen Sandkörner in der Formwerkzeugwand festsetzen
können. Entscheidend ist aber, daß diese Sandkörner mit geringem Aufwand in
der Regel wieder aus den Poren entfernt werden können, indem Luft unter hohem
Druck, evtl. in Verbindung mit Lösungsmitteldämpfen, aus Richtung des grob
porigen Skelettes der Formwerkzeugwand durch die feinporige Wandschicht ge
blasen wird.
Im Unterschied zu bekannten Verfahren, bei denen die Gasaushärtung des Form
sandes durch Gaseinblasen über die Sandeinlaßöffnung erfolgt, kann bei Anwen
dung der erfindungsgemäßen Formwerkzeuge die Druckbeaufschlagung des im Form
werkzeug eingeschlossenen Formsandes durch die heteroporöse Wand erfolgen.
Durch entsprechende Einstellung von Gasdruck und Zeit ist es möglich, das Aus
härten des eingeschlossenen Formsandes nur in einer Randzone bis zu einer
gewünschten Tiefe zu bewirken. Eine noch feinere Dosierung läßt sich dadurch
erreichen, daß man das Formwerkzeug mit einer geeigneten Flüssigkeit tränkt.
Dadurch baut sich in den feinen Poren der Werkzeugwand ein definierter
Kapillardruck auf, der erst bei Überschreiten dieses Druckes das Reaktionsgas
freigibt. Der Kern des eingeschlossenen Sandes bleibt bei entsprechend
stöchiometrischer Dosierung des Gases rieselfähig und kann nach Aushärten der
Randzone durch die Sandeinlaßöffnung entfernt und wiederverwendet werden.
Ein wesentlicher Vorteil von Formwerkzeugen gemäß vorliegender Erfindung
liegt in der Möglichkeit, deren dem Formsand zugewandte Oberfläche der ge
wünschten Gußform anzupassen, deren rückseitige Oberfläche aber mit wenigen
ebenen Flächen, z. B. quaderförmig oder zylindrisch, auszugestalten.
Aufgrund der Gasbeaufschlagung des Formsandes durch die poröse Wand des Form
werkzeuges bildet sich regelmäßig eine feine Gasschicht zwischen der Wand des
Formwerkzeuges und dem Formsand. Dadurch wird das Verkleben des Formsandes
mit der Formwerkzeugwand während des Sand-Aushärt-Prozesses ausgeschlossen.
Die Sandform löst sich nach dem Aushärt-Prozeß leicht vom Formwerkzeug.
Besondere Maßnahmen gegen das Verkleben von Formsand und Formwerkzeug
(Besprühen der Formwerkzeugwand, Einlegen einer Folie), wie sie bei bekannten
Werkzeugen und Verfahren zur Herstellung von Gußformen erforderlich sind,
können daher in der Regel unterbleiben. Die Technik des aufeinanderfolgenden
Auftragens von feinporiger Schicht und Skelettmaterialien auf die Lehrenform
erlaubt es, dem Formwerkzeug unmittelbar die endgültige Gestalt, Oberflächen
beschaffenheit und Verschleißfestigkeit zu geben. Es ist somit weder eine
kostenintensive mechanische Nachbearbeitung der Oberfläche der Formwerkzeug
wand zur Erzeugung der gewünschten Geometrie und Oberflächenrauhigkeit, noch
eine Nachbehandlung, insbesondere thermische Härteverfahren, zur Erzielung
der erforderlichen Oberflächenhärte bzw. -verschleißfestigkeit erforderlich
- im Unterschied zu den bisherigen Herstellverfahren von Formwerkzeugen,
welche nicht von porösen Materialien ausgehen.
Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 sowie mittels zweier Ausführungs
beispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die Ausgestaltung einer Halbschale eines Formwerkzeuges, im
Schnitt, sowie Einrichtungen zur Herstellung des Formwerkzeuges nach einem
bevorzugten Verfahren.
Im einzelnen zeigt das Schnittbild nach Fig. 1 die
Modellplatte -1- mit der Lehrenform für die Halbschale eines Formwerkzeuges.
Dabei ist derjenige Bereich der Modellplatte besonders gekennzeichnet,
welcher bei der späteren Verwendung die Sandeinlaßöffnung des Formwerk
zeuges -1 a- abgibt. Die Dichtplatte -2- liegt auf der Modellplatte auf, bzw.
ist mit dieser verschraubt oder verklemmt. Sie besitzt eine zentrale Aus
sparung entsprechend der geometrischen Form des herzustellenden Formwerk
zeuges. Der an den Formsand angrenzende, feinporige Schichtbereich -3- des
Formwerkzeuges weist eine kontante Schichtdicke über den gesamten Ober
flächenbereich auf, ausgenommen ein schmaler Bereich an der Trennfläche der
beiden Halbschalen. An den feinporigen Schichtbereich des Formwerkzeuges
grenzt das offenporige Stützskelett -4- materialschlüssig an. Die äußere geo
metrische Form des Formwerkzeuges wird durch einen, auf die Modellplatte auf
geschraubten Formkasten -5- bzw. Formrahmen vorgegeben. Dabei sind Herstel
lungsvarianten möglich, wo der Formkasten nicht vollständig mit dem Material
ausgefüllt wird, sondern wo beim Einfüllen eines fließ- oder streichfähigen
Materials ein Luftraum -6- zwischen Stützskelett und Formkastenoberseite ver
bleibt.
Entsprechend der in Fig. 1 gezeigten Technik (für die Herstellung des Form
werkzeuges) wird zunächst eine Modellplatte mit der Lehrenform einer Hälfte
des zu fertigenden Gußteiles aus einem metallischen und/oder keramischen Werk
stoff oder aus Kunststoff nach gebäuchlichen Verfahren hergestellt. In der
Mehrzahl der Fälle bietet es sich bei Kern- und Gußformen an, das Formwerk
zeug aus zwei Halbschalen herzustellen. Auf die Modellplatte wird nach vor
herigem Aufbringen eines Trennmittels eine Dichtplatte, vorzugsweise aus
Stahl oder Keramik, aufgebracht und mit der Modellplatte verschraubt. Dabei
ist die zentrale Aussparung in der Dichtplatte so zu bemessen, daß im Bereich
der Trennfläche der beiden Halbschalen des Formwerkzeuges zwischen Lehrenober
fläche (Modellplatte) und Dichtplatte ein Spalt mindestens von der Dicke des
feinporigen Schichtbereiches des Formwerkzeuges bestehen bleibt.
Auf die Lehrenoberfläche der Modellplatte wird zunächst die feinporige
Schicht des Formwerkzeuges aufgetragen - gegebenenfalls nach vorheriger Auf
tragung eines Trennmittels auf der Lehrenoberfläche. Hierzu wird eine Paste
aufgestrichen bzw. aufgespritzt. Die Paste besteht aus feinkörnigem, korro
sionsfestem Keramikpulver von durchschnittlich 10-100 µm Korngröße,
welchem zur Erhöhung der Oberflächenverschleißfestigkeit des Formwerkzeuges
10-20 Vol.-% Titankarbidpulver (gemessen am Anteil Keramikpulver) etwa
gleicher Korngröße zugegeben sind. Das Pulver wird mit einem flüchtigen bzw.
thermisch ausdampfbaren Bindemittel zu einer Paste verarbeitet. Dem Binde
mittel sind gegebenenfalls nicht verflüchtigbare metallische und/oder nicht
metallische Komponenten und/oder Porenbildner beigegeben. Die Auftragung der
feinporigen Schicht erfolgt vorteilhafterweise in mehreren Lagen bis zum Er
reichen der gewünschten Gesamtschichtdicke. Dabei erfolgt die Schichtauftra
gung entsprechend Fig. 1 auch über den Rand der Dichtplatte hinweg.
Die derart aufgebrachte, feinporige Schicht wird getrocknet bzw. ausgehärtet.
Daran anschließend wird ein Formkasten oder Formrahmen entsprechend Fig. 1
auf die Modellplatte bzw. Dichtplatte aufgeschraubt und das Material zur Bil
dung des Wandbereiches mit offenporigem Stützskelett in den Formkasten einge
bracht. Es handelt sich dabei um ein grobkörniges Keramikpulver, welchem
flüchtige Porenbildnermaterialien zugesetzt sind, wie sie beispielsweise bei
der Herstellung poröser keramischer Filter verwendet werden. Das keramische
Pulver wird mit flüchtigen Bindemitteln zu einer Paste angerührt, diese wird
in den Formkasten eingestrichen und dort ausgehärtet. Daran anschließend wird
das Formwerkzeug von der Modellplatte getrennt und in Hochtemperaturöfen
gesintert bzw. gebrannt. Man erhält auf diese Weise verschleißfeste, montage
fähige Formwerkzeug-Halbschalen mit ebenen Trennflächen. Die Formenoberfläche
bedarf in der Regel keiner Oberflächennachbehandlung. Der Bereich der Sand
einlaßöffnung des Formwerkzeuges wird abschließend mit einem Porenfüller abge
dichtet, so daß im späteren Betrieb kein Reaktionsgas durch diesen Bereich
der Formwerkzeugwand hindurchtreten und der Formsand in diesem Bereich nicht
aushärten kann.
Die Prüfung derart hergestellter Formwerkzeuge mit erfindungsgemäßem Wandauf
bau hat ergeben, daß sich an der Grenze zwischen grob- und feinporiger
Schicht ein Druckunterschied von 1-2 bar aufbauen läßt. Dabei liegt die
Schwankungsbreite des absoluten Gasdruckes vor der Grenze im grobporigen Teil
der Wand in verschiedenen Abschnitten der Formwerkzeugwand bzw. in verschie
denen, nach gleichem Verfahren hergestellten Formwerkzeugen zwischen
0,1-0,2 bar und ist somit in weitem Umfang unabhängig davon, wie dick das
grobporige Stützskelett der Formwand tatsächlich ist. Der besagte Sprung des
Gasdruckes an der Grenze zwischen grob- und feinporiger Schicht stellt sich
praktisch allein aufgrund der Struktur der feinporigen Schicht ein. Dieser
Drucksprung läßt sich noch verstetigen, indem das Formwerkzeug mit einer ge
eigneten Sperrflüssigkeit getränkt wird, wodurch sich in den Poren der fein
porigen Schicht ein sehr homogener Kapillardruck über den gesamten Ober
flächenbereich des Formwerkzeuges aufbaut.
Die Herstellung einer Gußform aus aushärtbarem Formsand unter Verwendung
eines Formwerkzeuges entsprechend vorliegender Erfindung läuft danach wie
folgt ab. Nach dem Einfüllen des Formsandes wird das Formwerkzeug mit
Reaktionsgas eines Druckes von < 2 bar von außen beaufschlagt. Dieses drückt
die Flüssigkeit aus den Kapillaren der feinporigen Schicht des Formwerkzeuges
und gelangt mit exakt dosierbarem Gasdruck in den Formsand bzw. in eine Rand
zone der Sandform. Das ermöglicht die Aushärtung des Formsandes bis in eine
gewünschte, gut dosierbare Tiefe. Der Kernbereich des eingefüllten Formsandes
bleibt rieselfähig. Er kann nach Abschluß des Aushärtens über die Sandeinlaß
öffnung entfernt und wiederverwendet werden. Mit dem Absenken des Gasdruckes
unter 2 bar wird die Sperrflüssigkeit durch Dochtwirkung wieder in die Poren
der feinporigen Schicht zurückgezogen. Das bedeutet kurze Fertigungszeiten
für die einzelnen Sandformen sowie geringe Störanfälligkeit und Ausschußquote.
Analog zu Beispiel 1 wird eine Lehrenform bzw. Modellplatte für eine Halb
schale eines Formwerkzeuges hergestellt. Ebenfalls entsprechend Beispiel 1
wird eine Dichtplatte auf die Modellplatte aufgeklemmt. Das Formwerkzeug-Wand
material für die feinporige Schicht wird in Form einer flexiblen metallischen
Folie auf die Lehrenform aufgelegt. Die separat gefertigte metallische Folie
besteht aus einer homogenen Mischung aus korrosionsfesten Stahlteilchen einer
Korngrößenverteilung von 10-100 µm, ggf. angereichert mit einigen Volum
prozenten verschleißfester Titankarbidteilchen vergleichbarer Korngröße, ggf
ergänzt um pulverförmige Füllstoffe und Porenbildner-Materialien sowie aus
einem bei höheren Temperaturen verflüchtigenden thermoplastischen Kunststoff.
Mittels für das isostatische Pulver-Schlauchpressen bekannter Techniken wird
sodann ein Gummi- oder Plastik-"Schlauch" an den Boden der Modellplatte ange
klemmt und mit einer grobkörnigen Pulvermischung, bestehend aus legiertem
Eisenpulver und Porenbildner, gefüllt - die feinporige Schicht überdeckend.
Das Schlauchinnere wird daraufhin evakuiert, der Schlauch verschlossen. Die
komplette Einheit wird kaltisostatisch gepreßt. Der so erzeugte Grünling des
Formwerkzeuges läßt sich vom Modell trennen und mittels gebräuchlicher Sinter
verfahren weiterverarbeiten. Das gesinterte Formwerkzeug kann - soweit erfor
derlich - mechanisch bearbeitet und beispielsweise für die Aufnahme in Werk
zeughalterungen maßlich angepaßt werden.
Beim isostatischen Pulverpressen in Plastik- bzw. Gummihüllen ist es üblich,
der Gummihülle die Grobform bzw. Grobkonturen des zu pressenden Formteiles zu
geben. Entsprechend lassen sich auf den vorliegenden Fall angewendet Halb
schalen von Formwerkzeugen mit näherungsweise homogener Formwerkzeug-Wand
stärke erzielen.
Wie weiter oben bereits angeführt, sind entsprechend dem breiten Anwendungs
feld für poröse Formkörper eine Vielzahl von Techniken bekannt, um feinporige
und/oder großporige Formkörper ausgehend von pulverförmigen Materialien herzu
stellen. Die Beschreibung zur Herstellung von Formwerkzeugen entsprechend vor
liegender Erfindung erfolgt daher unter Hinweis auf jene Produktgruppen nicht
abschließend.
Claims (12)
1. Gasdurchlässiges Formwerkzeug zur Herstellung von Guß- und Kernformen aus
aushärtbarem Formsand,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Werkzeug aus heteroporös aufgebautem, offenporigem Material be
steht, wobei die Wand des Formwerkzeuges einen ersten, an den Formsand an
grenzenden feinporigen Schichtbereich von 0,2-2 mm Dicke, 75-95% der
theoretischen Materialdichte und Porendurchmesser < 50 µm aufweist, an
den ein zweiter, massiver Bereich in Form eines großporigen Stützskeletts
von < 80% der theoretischen Materialdichte und einem mittleren Poren
durchmesser < 100 µm materialschlüssig angrenzt.
2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material
ein offenporiger, verfestigter Schaum ist.
3. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses aus
einem keramischen Werkstoff besteht.
4. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses aus
einem metallischen Werkstoff besteht.
5. Formwerkzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste
und/oder der zweite Bereich aus jeweils zwei oder mehreren Lagen mit in
sich homogener Struktur und Materialzusammensetzung besteht.
6. Formwerkzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand
bereiche verschiedener Porengröße aus unterschiedlichen Materialien
bestehen.
7. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die innere Werkzeugoberfläche die komplexe Geometrie des zu erzeugen
den Gußteiles aufweist und die äußere Werkzeugoberfläche aus wenigen
ebenen Flächen besteht.
8. Formwerkzeug nach Anpruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Form
werkzeug zwei- oder mehrteilig ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeuges nach einem der An
sprüche 1, sowie 3 bis 8, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrens
schritte,
- - Aufbringung einer Schicht aus einem feinkörnigen Pulver aus einem Material A auf eine Lehrenform des Gußkörpers,
- - Auftragen, insbesondere Aufpressen, eines grobkörnigen Pulvers aus einem Material B auf die Schicht,
- - Verfestigen des so geformten Verbundkörpers in einem einzigen Arbeits gang, insbesondere bei sich stufenweise ändernden Verfahrensbedingungen.
10. Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeuges nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens einem der pulverförmigen Materialien vor
dem Auftragen Porenbildner zugegeben wird.
11. Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeuges nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verfestigung des Verbundkörpers durch Sintern
erfolgt.
12. Verwendung des Formwerkzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Her
stellung von nicht massiven, schalenförmigen Gußformen aus Formsand.
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