DE69125064T2 - Kernentfernung aus Formkörpern - Google Patents

Kernentfernung aus Formkörpern

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formgießen eines Produkts, bei dem ein Gießformkern verwendet wird, sowie Kerne zur Verwendung bei der Herstellung gegossener Produkte
  • Im Lauf der Zeit wurde der Entwicklung und Erweiterung der Technik mit "verlorenem Kern" ("lost core" Technik) beim Formgießen von Produkten mit komplexen Formen, Hinterschneidungen, negativen Formschrägen oder komplexen Hohlraumkonfigurationen viel Aufmerksamkeit geschenkt. Gemäß der "lost core" Technik werden derartige komplexe Formen und Konfigurationen, die typischerweise nicht unter Verwendung dauerhafter, wiederverwendbarer Gießformen geformt werden können, mit einem geformten Kern oder einer anderen Gußform auf "nur ein einziges Mal"-Basis geformt, um den Abschnitt des Produkts mit komplexer Konfiguration zu formen, wobei der Kern dann aus dem komplexen Abschnitt des gegossenen Produkts durch Zersetzung bzw. Zerlegung aus dem gegossenen Produkt entfernt wird.
  • Es wurden verschiedene Materialien und Verfahren zum Formen und Entfernen solcher Kerne eingesetzt, die alle bestimmte Nachteile aufweisen.
  • Ein solches Verfahren nach dem Stand der Technik sieht die Verwendung von niedrigschmelzenden Metallen, wie z.B. Zinn, Wismut, oder andererseits von niedrigschmelzenden Legierungen vor. Bei diesem Verfahren wird aus dem niedrigschmelzenden Metall zuerst das Negativ der komplexen Form geformt, die das fertig gegossene Produkt aufweisen soll. Dieser Metallkern wird dann in der Gußform angeordnet und das Material, aus dem das fertige Produkt gegossen werden soll, um den Kern herum in die Form gegossen oder eingespritzt. Sobald sich das Material, aus dem das Produkt bestehen soll, verfestigt hat, wird das gegossene Produkt zusammen mit dem Kern aus der Gußform entfernt und erhitzt, um den Kern aus fertigen Produkt herauszuschmelzen.
  • Dieses Verfahren unter Verwendung von niedrigschmelzendem Metall weist eine Reihe von Nachteilen auf. Erstens kommt das Verfahren typischerweise nur beim Formgießen von Materialien in Frage, die eine höhere Schmelztemperatur aufweisen als das niedrigschmelzende Metallmaterial des Kerns. Somit eignet sich das Verfahren im allgemeinen nicht zum Formgießen von Kunststoffpolymeren, die eine niedrigere Schmelz- oder Zersetzungstemperatur aufweisen als das Metall des Kerns. Ein weiterer Nachteil beteht darin, dass die Hitze und die Drücke während des Gießens häufig den Kern verformen. Außerdem ist das Kernmaterial schwer und teuer und kann toxisch sein. Daher sind der Umgang mit dem niedrigschmelzenden Metall und dessen Verarbeitung schwierig. Die Verfahren unter Verwendung von niedrigschmelzendem Metall sind auch energiemtensiv, benötigen zum Schmelzen große Wärmemengen und häufig Hochtemperatur-Ölbäder, die sowohl teuer als auch gefährlich sind. Die Verfahren unter Verwendung von niedrigschmelzendem Metall sind während der Kernentfernung zur Vermeidung von Beschädigungen des gegossenen Endprodukts auch schwierig zu steuern und außerdem das niedrigschmelzende Metall problematisch wiederzugewinnen. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Verfahren unter Verwendung von niedrigschmelzendem Metall typischerweise relativ lange Zeiten zur Entfernung des Kerns erfordern - manchmal bis zu 45 Minuten oder mehr.
  • Wasserlösliche Polymere, wie z.B. amorphe Copolymere auf Acrylbasis, wurden auch als Kernmaterialien eingesetzt. Diese wasserlöslichen Polymere stellen eine wesentliche Verbesserung gegenüber den Verfahren unter Verwendung von niedrigschmelzendem Metall dar, da ihre Bearbeitung einfacher ist und sie zu einer Verringerung der Materialkosten, des Gewichts und der Toxizität beitragen. Sie können jedoch im allgemeinen nur zum Formgießen von Kunststoffpolymeren verwendet werden, da die typischen Schmelztemperaturen der wasserlöslichen Polymere etwa 350-410ºF betragen. Außerdem muss der wasserlösliche Polymerkern selbst typischerweise hohl sein, um das Eindringen von Wasser in den Kern zu ermöglichen, um diesen zur Entfernung aufzulösen. Somit muss der Kern üblicherweise durch Verschmelzen zweier Stücke geformt werden, was die Nachteile der Verschmelzung der Kernteile und der Positionierung derselben zur Verschmelzung mit sich bringt. Da der Kern hohl ist, ist er außerdem nicht so robust wie ein fester Kern. Die Entfernung wasserlöslicher Polymerkerne ist auch sehr zeitaufwendig (15-20 Minuten oder mehr), und sie sind aufgrund ihrer relativ niedrigen Schmeztemperatur und der Möglichkeit des Verbiegens oder der Verformung des Kerns schwierig vorzuerhitzen. Ein weiterer Nachteil der wasserlöslicher Polymerkerne liegt in ihren relativ hohen Kosten, obwohl sie nach der Entfernung wiedergewinnbar sein können.
  • Andere Arten von wasserlöslichen Kernen wurden in JP-58-32540 und US-A-4.922.991 beschrieben.
  • Es wurden auch Polymerkerne eingesetzt, die unter Verwendung von Chemikalien- Lösungen oder Säuren entfernbar sind. Diese Kerne leiden auch unter dem Nachteil des niederen Schmelzpunkts und der relativ hohen Kosten und können üblicherweise nicht rückgewonnen werden. Außerdem weisen die chemischen Lösungsmittel oder Säuren selbst Nachteile hinsichtlich Handhabung, Lagerung, Kosten und Entsorgung auf.
  • Es wurden auch zum Formgießen von Hochtemperaturmaterialien, d.h. von Metallen, verwendet, bei denen der Kern aus Sand besteht, der mit Hilfe von Bindemitteln, die Natriumsilikat und einen Zucker, wie z.B. Dextrose, enthalten, zu seiner gewünschten diskreten Konfiguration gebunden wird. Sobald bei diesen mit Natriumsilikat und Dextrose gebundenen Kernen das gegossene Produkt geformt wurde, werden dieses und sein Kern aus der Gußform entfernt und in Schwingungen versetzt, um den Kern zu zerlegen. Der Zweck der Zucker in diesen durch Vibrationen entfernten Kernen liegt darin, ein Komponentenmaterial im Kern bereitzustellen, das sich zersetzt, wenn es den hohen Temperaturen geschmolzenen Metalls während des Formgießens der Produkte ausgesetzt wird, um den Kern zu schwächen, wenn sich das Metall verfestigt, sodaß sich der Kern rascher zerlegt, wenn er danach den Vibrationen ausgesetzt wird. Ausführlichere Beispiele für Natriumsilikat-Bindemittel und deren Verwendung finden sich in der im Oktober 1989 veröffentlichten Beschreibung von Adcosil/Moroc-Bindern.
  • Der wesentliche Nachteil dieser durch Vibrationen entfernten Kerne sind die Kosten und die Energie, die zum Übertragen von Schwingungsenergie auf das gegossene Produkt und seinen Kern verbraucht wird; außerdem ist der Kern, sobald er entfernt wurde, aufgrund der Gegenwart des Natriumsilikats und der Kernfragmente, die noch immer in bestimmtem Ausmaß aneinandergebunden sein können, schwierig rückzugewinnen. Weiters ist die Anwendung von Vibrationen für gegossene Kunststoffprodukte aufgrund der übermäßigen Belastungen, denen der Kunststoff während des Vibrierens ausgesetzt werden muß, und der beeinträchtigten Schlagfestigkeitseigenschaften der leichteren, elastischeren Kunststoffprodukten im Vergleich zu Metallprodukten nicht besonders geeignet. Derartig beeinträchtigte Schlageigenschaften verlängern die zur Kernentfernung erforderliche Zeitspanne. Selbst die Anwendung der Vibrationstechnik zur Entfernung des Kerns aus den gegossenen Metallprodukten kann eine beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen.
  • In einem ihrer Hauptaspekte betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Formgießen eines Produkts unter Verwendung eines Kerns, der in inertes Teilchenmaterial umfaßt, das zu einer diskreten Konfiguration geformt wird, die der Konfiguration zumindest eines Abschnitts des gegossenen Produkts angepaßt ist, worin das inerte Teilchenmaterial durch ein Bindemittel in der Konfiguration gebunden ist, das ein wasserlösliches Kohlenhydrat und ein Silikatsalz enthält und durch Wärmehärtung erzeugt wird, wobei in diesem Verfahren der gebundene Kern und das formgegossene Produkt Wasser ausgesetzt werden, nachdem das Produkt gegossen wurde, um den Kern zu zerlegen und aus dem gegossenen Produkt zu entfernen.
  • In einem weiteren Hauptaspekt liefert die Erfindung einen getrockneten Kern zum Formgießen eines gegossenen Produkts, wobei der Kern großteils ein inertes Teilchenmaterial umfaßt, das zu einer diskreten Konfiguration ausgebildet ist, die der Konfiguration zumindest eines Abschnitts des gegossenen Produkts angepaßt ist, wobei das inerte Teilchenmaterial durch ein wasserlösliches, ein Silikatsalz in Kombination mit einem wasserlöslichen Kohlenhydrat enthaltendes Bindemittel in trockenem Zustand in der Konfiguration gebunden ist, wobei der Kern durch Wärmehärtung erzeugt wird und das trockene, gebundene Teilchenmaterial mit Wasser aus dem gegossenen Produkt herausspülbar ist.
  • Ein derartiger Kern kann ebenso leicht zum Formgießen von Produktmaterialien wie Metallen und Kunststoffen verwendet werden, die in einem breiten Schmelztemperaturbereich liegen, der von hochschmelzenden Ferrometallen am oberen Ende bis zu niedrigschmelzenden Kunststoffpolymeren, wie z.B. Polyethylen, am unteren Ende reicht. Die Kerne können relativ leichtgewichtig, problemlos zu verarbeiten und kostengünstig sein; das Kernmaterial ist nach der Entfernung leicht rückzugewinnen und wiederzuverwenden.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Temperatursteuerung relativ einfach sein, und das Formen und Entfernen des Kerns muß auch nicht energiemtensiv sein. Außerdem brauchen die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Materialien weder toxisch noch problematisch bezüglich Umwelt zu sein. Vor allem kann der Kern leicht und rasch (in den meisten Fällen innerhalb weniger als einer Minute) aus dem gegossenen Produkt entfernt werden, indem einfach das gegossene Produkt und der Kern in ein herkömmliches Wasserbad eingetaucht werden.
  • Der Kern kann entweder massiv oder hohl sein, es müssen jedoch nicht - wie gemäß den Verfahren nach dem Stand der Technik - Kernteile miteinander verschmolzen werden. Daher ist der Kern leicht zu bilden und zu formen und weist eine feste und stabile Konfiguration auf. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die maschinelle Vor- und Endbearbeitung des Kerns entfallen können und der Kern zum Formen von komplexen Innen- oder Außenproduktoberflächen verwendet werden kann, dimensionsstabil ist und Spritzgußverfahren standhalten kann, die bei hohem Druck in und vielen Fällen bei hoher Temperatur durchgeführt werden.
  • Das Silikatsalz des Bindemittels ist vorzugsweise ein Erdalkalimetallsilikat, noch bevorzugter Natriumsilikat. Das wasserlösliche Kohlenhydrat ist vorzugsweise ein Saccharid oder Stärke.
  • Die Wärmehärtung des Bindemittels erfolgt vorzugsweise durch Mikrowellenenergie.
  • Das inerte Teilchenmaterial des Kerns ist vorzugsweise aus der aus Sand, Metallschrot, Kunststoffpolymeren, Glas, Aluminiumoxid, Tonen und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählt.
  • Der Kern und das formgegossene Produkt können in ein Wasserbad eingetaucht werden, um den Kern zu zerlegen und zu entfernen.
  • Das zur Zerlegung und Entfernung des Kerns verwendete Wasser kann, vorzugsweise auf weniger als etwa 100ºC, erhitzt oder in Form von Dampf eingesetzt werden.
  • Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die die Erfindung veranschaulicht und nachstehend erläutert wird.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung wird auf die beigelegten Abbildungen Bezug genommen, worin:
  • Fig.1 eine perspektivische Ansicht eines gegossenen Produkts ist, das gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung geformt ist, welche Ansicht die Position eines Gießformkerns darin darstellt; und
  • Fig.2 eine Draufsicht im Querschnitt ist, die eine äußere Form, ein darin befindliches gegossenes Produkt und einen Kern darstellt, die in der vorliegenden Erfindung im Produkt verwendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren betrifif das Formgießen eines gegossenen Produkts 10, das zumindest einige Oberflächen mit komplexen Konfigurationen aufweist, die ansonsten ohne Anwendung der "lost core" Technik schwer oder überhaupt nicht formgegossen werden könnten. Das Produkt ist in den Fig. 1 und 2 nur als Beispiel für ein Produkt mit solcher komplexer Konfiguration dargestellt, wobei nicht beabsichtigt ist, daß die konkrete Form oder Verwendung des Produkts selbst einen Teil der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Beispielsweise kann das Produkt 10 einen gegossenen Kunststoff- oder Metallteil bzw. ein gegossenes Kunststoff- oder Metallformstück umfassen, das eine im allgemeinen kubische Form (siehe Fig.1) mit kreisförmigen Öffnungen 12 in jeder Seitenfläche des Würfels aufweist, die von kreisförmigen Außenflanschen 14 und einem Innenhohlraum 16 definiert werden, wie aus Fig.2 ersichtlich. Es ist zu erkennen, daß es z.B. aufgrund des Vorhandenseines des lnnenhohlraums 16 schwierig oder sogar unmöglich wäre, das Produkt 10 nur unter Verwendung einer äußeren Form, wie z.B. der Form 18, zu gießen, die - wie aus Fig.2 ersichtlich - Gußformteile 19 und 20 aufweist. Um daher das Formgießen des komplex konfigurierten Produkts 10 zu vereinfachen, wird ein Gießformkern C verwendet, der nach der Entfernung des Produkts 10 aus der Form aus dem Produkt entfernt wird.
  • Ein bevorzugter Kern C zur praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem inerten Teilchenmaterial, das zu seiner gewünschten Konfiguration gebunden ist, die ein Negativ der im gegossenen Produkt zu formenden Oberflächenkonfiguration ist. Das Bindemittel umfaßt vorzugsweise ein wasserlösliches Kohlenhydrat. Ein Silikat kann ebenfalls im Bindemittel enthalten sein.
  • Zum Formen des Kerns eignet sich eine Vielzahl von inerten Teilchenmaterialien, die entweder organisch oder anorganisch sein können. Das inerte Teilchenmaterial sollte eine ausreichend hohe Schmelz- und Zersetzungstemperatur aufweisen, um der Temperatur der gesch molzenen Materialien standzuhalten, die zum gewünschten Produkt 10 geformt werden sollen, das in Wasser schwerlöslich ist. Außerdem sollten sie mit dem Material, aus dem das gewünschte gegossene Produkt geformt wird, nicht reagieren oder in diesem löslich sein und sollten nicht in großem Ausmaß am Produktmaterial anhaften.
  • Eine Vielzahl von Sanden kann als inertes Teihenmaterial für den Kern verwendet werden, u .a. beispielsweise die gängigsten Gießereisande, wie z.B. 45-130 GFN Quarz-, See- und Ufersande. Chromit-, Zirkon- und Olivinsande kommen ebenso in Frage wie rückgewonnene Sande. Beispiele für andere inerte Teilchenmaterialien, die als Kernmaterialien Verwendung finden können, sind feiner Metallschrot oder Glasperlen oder -hohlkörper, kleine Polypropylen-Pellets, Tonerden und Tone. Eine Kombination zweier oder mehrerer dieser Materialien kann auch eingesetzt werden.
  • Das wasserlösliche Kohlenhydrat-Bindemittel kann Saccharide, wie z.B. Dextrose und Melassen, sowie Stärken, wie z B. Maisstärke, enthalten. Diese Kohlenhydrate können alleine als Bindemittel eingesetzt oder mit einem Silikat ergänzt werden. Das Silikat ist vorzugsweise ein anorganisches Alkali- oder Erdalkametallsilikat, wie z.B. Natriumsilikat. Ein geeignetes Silikat-Kohlenhydrat-Bindemittel zur Verwendung bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahens ist z.B. Adcosil NF von Ashland Chemical Inc., das von den gesamten Feststoffen etwa 10% Dextrose enthält, ein SiO&sub2;/Na&sub2;O-Verhältnis von etwa 1,95 und bei 25ºC eine Viskosität von etwa 2,1-2,8 Stokes aufweist.
  • Das Formgußverfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt z.B. Spritzgießen, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Der Kern kann Verstärkungen, wie z.B. Metallstäbe, -drähte oder dergleichen, enthalten, um ihn zu festigen. Er kann weiters, falls gewünscht, mit bekannten, nicht auf Wasser basierenden Beschichtungen überzogen sein, um seine Oberflächenglätte zu verbessern.
  • Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Entdeckung, daß aus den oben genannten Materialien geformte Kerne rasch und einfach aus dem gegossenen Produkt entfernt werden können, indem dieses und der Kern einfach Wasser oder Dampf, vorzugsweise heißem Wasser, ausgesetzt werden. Das Wasser kann in Form von Druckwasser, Dampfstrahlen oder eines Bads vorliegen. Wenn ein oben offenes Wasserbad verwendet wird, beträgt die Wassertemperatur vorzugsweise weniger als 100ºC, um zusätzliche Kosten aufgrund des Siedens und den damit einhergehenden Wasserverlust aufgrund von Verdampfung zu vermeiden. Es stellte sich heraus, daß im erfindungsgemäßen Verfahen das einfache Eintauchen des gegossenen Produkts in ein Wasserbad zu einer sehr raschen - und in manchen Fällen fast sofortigen - Zerlegung und Entfernung des Kerns aus dem gegossenen Produkt führt, ungeachtet der Tatsache, ob der Kern während des Formgußverfahrens extrem hohen Schmelztemperaturen von Metallen oder niedrigen Schmelztemperaturen von Kunststoffen, wie z.B. der Schmelztemperatur von Polyethylen, ausgesetzt wurde.
  • Obwohl die Anmelder davon ausgehen, daß die obige Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit dem Wissen von Fachleuten auf dem Gebiet ausreicht, sodaß ein Fachmann in der Lage ist, den Kern zu formen, den Formgußvorgang abzuschließen und den Kern zu entfernen, folgt eine kurze beispielhafte Beschreibung dieser Schritte.
  • Das inerte Teilchenmaterial des Kerns und das Bindemittel werden zuerst in einem Behälter miteinander vermischt. Das, vorzugsweise trockene, Teilchenmaterial wird in den Behälter eingebracht und das Bindemittel in einer Menge von etwa 5 Gew.-% in einer geeigneten inerten Trägerflüssigkeit, wie z.B. Wasser, dem Teilchenmaterial zugesetzt. Wenn das inerte Teilchenmaterial Sand ist, hat das Material im Behälter nach dem Vermischen das Aussehen von nassem Sand.
  • Der nächste Schritt ist typischerweise das Formen des Gießformkerns, indem ein Teil des vermischten Kernmaterials in einen Kernbehälter eingebracht wird, der die gewünschte komplexe Endkonfiguration des gegossenen Produkts aufweist. Das Kernmaterial wird dann in dieser Konfiguration durch Wärmeeinwirkung, vorzugsweise als Mikrowellenstrahlen, im Kernbehälter gehärtet. Mikrowellenstrahlen in der Größenordnung jener von üblichen Küchen-Mikrowellengeräten härten den Kern je nach dessen Größe innerhalb von etwa 1 ½ Minuten.
  • Silikathältige Bindemittel wurden in der Vergangenheit typischerweise unter Hindurchleiten von Kohlendioxid durch das Kernmaterial im Kernbehälter gehärtet. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß die Verwendung von Kohlendioxid zur Härtung derartiger silikathältiger Bindemittel zu einer stark verringerten Wasserlöslichkeit und wesentlich längeren Kernentfernungszeiten führt. Somit wird das Härten mit Kohlendioxid gemäß vorliegender Erfindung nicht bevorzugt. Die Wärmehärtung ist das bevorzugte Härtungsverfahren. Sie führt nicht nur zu einer hervorragenden Wasserlöslichkeit des Kernbindemittels, sondern ermöglicht auch eine Verringerung der Menge an Bindemittelmaterial auf nur etwa 2 Gew.-% des Teilchenmaterials ohne Beeinträchtigung der Kernfestigkeit.
  • Der gehärtete Kern C, der durch das Bindemittel in der Konfiguration gebunden ist, in der er in die äußere Form 18 einzusetzen ist, wird in der Form angeordnet. Der Kern C besitzt vorzugsweise etwas größere Abschnitte als die Gesamtgröße des gegossenen Endprodukts 10, um "Kernabdrücke" 22 zu bilden, sodaß eine genaue Positionierung des Kerns C in der Form 18 sichergestellt wird, wie aus Fig.2 ersichtlich.
  • Sobald der Kern C in der Form 18 eingesetzt wurde, wird das Metall- oder Kunststoffmaterial, aus dem das gegossene Endproukt 10 zu formen ist, in den verbleibenden Raum in der Form 18 zwischen dem Kern C und den Innenflächen der Teile 19 und 20 der Außenform 18 eingespritzt.
  • Diese eingespritzten Produktmaterialien können eine Vielzahl von Kunststoffen, wie z.B. verschiedene Arten von Polyestern, Nylon, Polysulfonen, Polycarbonaten, PTFE oder Phenolen, umfassen. Sie können auch einen breiten Bereich von unterschiedlichen Metallen, wie z.B. Aluminium, Bronze, Messing, Stahl oder Eisen, umfassen. Man beachte, daß diese Liste bei weitem nicht alle Materialien berücksichtigt, die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegossen werden können.
  • Die Form 18 wird dann abgekühlt, um das geschmolzene Material für das gegossene Produkt zu seiner endgültigen Form zu verfestigen.
  • Nach dem Verfestigen des Produktmaterials werden die Teile 19 und 20 der Form 18 voneinander getennt und das gegossene Produkt 10 und der Kern C aus der Form 18 entfernt. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden sie gemeinsam einem unter Druck stehenden Dampf- oder Wasserstrahl ausgesetzt oder in ein Wasserbad eingetaucht. Das Wasser wird vorzugsweise erhitzt, um die Zerlegung und Entfernung des Kernmaterials aus dem gegossenen Produkt 10 zu beschleunigen. Es wurde festgestellt, daß selbst relativ große Kerne C beim Eintauchen in ein heißes Wasserbad innerhalb von 15-30 Sekunden vollständig zerlegt und entfernt werden.
  • Der Sand aus dem zerlegten Kern setzt sich am Boden des Wasserbads ab und kann leicht rückgewonnen werden. Das Silikat - falls vorhanden - und das gelöste wasserlösliche Kohlenhydrat - falls es nach wie vor vorhanden ist und nicht durch die Wärmeeinwirkung während des Formgießens zersetzt wurde - werden aus dem Bad entfernt, indem kontinuierlich ein Strom frischen Wassers durch das Bad geleitet wird.
  • Es folgen Beispiele für Kernmaterialien und Bindemittel, die bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Anwendung finden können. Es handelt sich lediglich um Beispiele, die die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
  • 1. Adcosil NF, Ashland Chemical Inc.
  • 2. Argo, CPC International Inc.
  • In jedem der obigen Beispiele betrug die eingesetzte Menge an Bindemittel (gemeinsam mit Wasser als Träger) etwa 5 Gew.-% des inerten Teilchenmaterials. Bei Verwendung sowohl von Natriumsilikat/Dextrose als auch eines zusätzlichen Kohlenhydrat-Bindemittels handelte es sich um ein 50:50-Gemisch in einer Menge von insgesamt 5 Gew.-%.
  • In jedem der obigen Beispiele zerlegte sich der Kern extrem rasch - in der Größenordnung von weniger als einer Minute. Es zeigte sich, daß beim Aussetzen der Kerne gegenüber hohen Temperaturen von Metallschmelzen, z.B. beim Gießformen von Aluminium, der Kern wasserlöslich bleibt, die zur Zerlegung erforderliche Zeit jedoch etwas länger ist.
  • Obwohl der in den Abbildungen gezeigte Kern zum Formen eines inneren Hohlraums im gegossenen Produkt dargestellt ist, ist zu beachten, daß der Ausdruck "Kern" hierin nicht auf das Formen von inneren Oberflächen oder Hohlräumen beschränkt ist. Das Verfahren der Erfindung umfaßt auch die Verwendung von Gießformkernen und deren Entfernung aus dem gegossenen Produkt zum ebenso problemlosen Formen komplexer hinterschnittener Außenflächen.
  • Es ist zu beachten, daß die beschriebene bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Prinzipien der Erfindung lediglich veranschaulicht.

Claims (19)

1. Verfahren zum Formgießen eines Produkts, bei dem ein Gießformkern verwendet wird, der ein inertes Teilchenmaterial umfaßt, das zu einer diskreten Konfiguration geformt wird, die der Konfiguration zumindest eines Abschnitts des gegossenen Produkts angepaßt ist, und in dem das inerte Teilchenmaterial durch ein ein wasserlösliches Kohlenhydrat enthaltendes Bindemittel in dieser Konfiguration gebunden ist, wobei bei diesem Verfahren nach dem Gießen des Produkts der gebundene Kern und das gegossene Produkt Wasser ausgesetzt werden, um den Kern zu zerlegen und aus dem gegossenen Produkt zu entfernen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Silikatsalz in Kombination mit dem wasserlöslichen Kohlenhydrat umfaßt und daß der Gießformkern durch Wärmehärtung erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Silikatsalz ein Erdalkalimetallsilikat ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Silikatsalz Natriumsilikat ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das wasserlösliche Kohenhydrat aus der aus Sacchariden und Stärken bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, worin das Saccharid aus der aus Dextrose und Melasse bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, worin die Stärke Maisstärke ist.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das inerte Teihenmaterial aus der aus Sand, Metallschrot, Kunststoffpolymeren, Glas, Aluminiumoxid, Tonen und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das Wasser erhitzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, worin das erhitzte Wasser eine Temperatur von weniger als etwa 100ºC aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 8, worin das Wasser in Form von Dampf vorliegt.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Kern und das gegossene Produkt in ein Bad des Wassers eingetaucht werden, um den Kern zu zerlegen und zu entfernen.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das gegossene Produkt aus einem Material gebildet wird, das aus der aus Kunststoffen und Metallen bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Wärmehärtung durch Mikrowellenenergie erfolgt.
14. Getrockneter Kern zum Formgießen eines gegossenen Produkts, wobei der Kern großteils ein inertes Teilchenmaterial umfaßt, das zu einer diskreten Konfiguration ausgebildet ist, die der Konfiguration zumindest eines Abschnitts des gegossenen Produkts angepaßt ist, wobei das inerte Teilchenmaterial durch ein wasserlösliches, ein wasserlösliches Kohlenhydrat umfassendes Bindemittel in trockenem Zustand in der Konfiguration gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Silikatsalz in Kombination mit dem wasserlöslichen Kohlenhydrat umfaßt, daß der Kern durch Wärmehärtung erzeugt und daß das trockene, gebundene Teilchenmaterial mit Wasser aus dem gegossenen Produkt herausspülbar ist.
15. Kern nach Anspruch 14, worin die Wärmehärtung des Bindemittels durch Mikrowellenenergie erfolgt.
16. Kern nach Anspruch 14 oder 15, worin das Silikatsalz ein Erdalkametallsilikat ist.
17. Kern nach einem der Ansprüche 14 bis 16, worin das wasserlösliche Kohlenhydrat aus der aus Sacchariden und Stärken bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
18. Kern nach einem der Ansprüche 14 bis 17, worin die Wärmehärtung des Bindemittels durch Mikrowellenenergie erfolgt.
19. Kern nach einem der Ansprüche 14 bis 18, worin das inerte Teilchenmaterial aus der aus Sand, Metallschrot, Kunststoffpolymeren, Glas, Aluminiumoxid, Tonen und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
DE69125064T 1990-07-11 1991-07-05 Kernentfernung aus Formkörpern Expired - Fee Related DE69125064T2 (de)

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