EP3976290B1 - Verfahren zum herstellen eines verlorenen giesskerns - Google Patents

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EP3976290B1
EP3976290B1 EP20729191.5A EP20729191A EP3976290B1 EP 3976290 B1 EP3976290 B1 EP 3976290B1 EP 20729191 A EP20729191 A EP 20729191A EP 3976290 B1 EP3976290 B1 EP 3976290B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting core
core
casting
insert
box
Prior art date
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Active
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EP20729191.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3976290C0 (de
EP3976290A1 (de
Inventor
Andre Gröschel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nemak SAB de CV
Original Assignee
Nemak SAB de CV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Nemak SAB de CV filed Critical Nemak SAB de CV
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Application granted granted Critical
Publication of EP3976290C0 publication Critical patent/EP3976290C0/de
Publication of EP3976290B1 publication Critical patent/EP3976290B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/103—Multipart cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
    • B22C7/06—Core boxes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C13/00—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes
    • B22C13/12—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes for cores
    • B22C13/16—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes for cores by pressing through a die
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a lost casting core, which has a side surface, in a core box, which is composed of at least two core box parts, between which a parting plane runs when the core box is closed, and which delimits a mold cavity that determines the shape of the casting core to be produced and in which an inner surface forming the side surface of the casting core is provided, through which the parting plane of the core box passes.
  • Casting cores of the type in question are used in casting molds for the production of cast parts from molten metal by casting in order to depict design elements such as recesses, cavities, passages, channels and the like in the respective cast part. They are called “lost parts” because they are destroyed when the casting is demolded from the particular mold. This makes it possible to use such casting cores to also depict design elements of the type mentioned that are located inside the cast part. In the case of casting molds that are put together as a so-called "core package”, however, they also form the outer contour of the cast part.
  • the casting cores are produced in so-called "core shooters". These include a core box designed as a permanent mold for repeated series use, which is divided, for example, horizontally into an upper and a lower core box part. In practice, however, there are also core boxes in the Inserts that are split vertically or that combine splits that run in the horizontal and vertical directions.
  • the core box delimits with its core box parts a mold cavity depicting the casting core to be produced.
  • a molding material is introduced into this mold cavity under pressure via openings made in the core box. This process is called "core shooting".
  • the casting core hardens in the core box.
  • the core box is opened by moving at least one of the core box parts to remove the core.
  • Molding materials used for the production of casting cores of the type in question are usually mixed from a basic molding material, for example an inorganic, refractory molding sand, and a binder.
  • a basic molding material for example an inorganic, refractory molding sand, and a binder.
  • inorganic or organic binders are used for this purpose.
  • the molding material hardens in the core box by adding heat and removing moisture (similar to the so-called “hot box process")
  • organic binders the cores in the mold are gassed with a reaction gas to cause a chemical reaction to effect solidification of the binder with the reaction gas (“cold box process").
  • Molding materials based on both inorganic and organic binder systems are available on the market in a wide variety of designs. If necessary, one or more additives can be added to the molding materials in order to optimize the processing and usage properties of the respective molding material itself or of the casting core molded from it.
  • the "partition plane” or “parting plane” of a core box is the plane in which the parting line between the adjacent core box parts runs when the core box is closed. Even the fact that the core box for removing the finished casting core must be opened, requires at least a two-part design of the casting core.
  • the parting plane between the core box parts must also necessarily run between the core box parts in order to be able to remove the finished casting core from the mold cavity after one core box part has been removed.
  • the production of complex shaped casting cores, in particular casting cores with undercuts also requires core boxes which are composed of more than two core branch parts in order to enable the finished casting core to be removed from the mold without being destroyed. In such multi-part core boxes, too, a dividing plane is required between the core box parts that lie against one another when the core box is closed, along which the separation between the respective core box parts runs and which cuts through the mold cavity.
  • the points at which the respective parting plane intersects the mold cavity i.e. where the parting plane in question meets the parting line between two box parts and the mold cavity, can be seen on the finished cast part by a so-called "core dividing ridge".
  • This is a projection that typically runs linearly along the side surfaces of the casting core and has a concisely formed, generally tapering, but in any case clearly pronounced, burr profile.
  • the core dividing burr is caused by molding material that inevitably penetrates into the joints between the box parts when the molding material is shot into the mold cavity of the core box.
  • the core dividing ridge present on the casting core is shaped as a notch-like depression which also runs linearly along the side surface of the design element represented by the casting core. Stress peaks can occur at such a notch-like indentation during practical use of the casting, which can lead to the formation of cracks and even failure of the casting can. For this reason, castings in the areas in which the core dividing burr of the respective casting core leaves an undesired but production-related inevitable indentation during production have to be designed in such a way that, despite the indentation in question, they can safely withstand the loads that occur in practice.
  • a multi-wall ceramic core for casting an airfoil with one or more internal cooling channels can be prepared by first preforming at least one fugitive core insert.
  • the core insert is then formed in-situ adjacent to and fused to the at least one preformed core insert by introducing liquid fugitive pattern material into a composite core insert mold, thereby integrally joining the fugitive core inserts as a single composite core insert.
  • the composite core insert is placed in a core mold cavity. Liquid ceramic material is then introduced into the mold cavity to form the ceramic core body comprising the fugitive composite core insert.
  • castings with internal cavities or channels can be made using a master core and one or more slave cores.
  • the secondary cores are bonded to the main core by coating the secondary cores with a material that will dissolve on contact with the metal of the mold.
  • the cores to be coated can also be formed by hollow inserts of refractory material filled with sand polymerized resin.
  • the invention has achieved this object in that at least the work steps specified in claim 1 are carried out in the production of a lost casting core.
  • the method according to the invention is thus based on the idea of first prefabricating a casting core insert (step (a)) which, like the casting core obtained at the end of the method, is formed from mold material and destroyed when the casting is removed from the mold. Due to its separate prefabrication, the casting core insert can easily be shaped in such a way that it is perfectly formed in accordance with the design specifications in the area of its side surface section, on which a casting core burr must never be present.
  • a casting core insert prefabricated according to the invention does not have any unwanted shape deviations, such as peaks or depressions, in the area of its side surface section to be kept free from such shape defects, which would leave such shape defects on the casting that are later cast using the casting core produced according to the invention, through which the casting would be weakened could become.
  • the casting core insert that was prefabricated in step (a) and perfectly meets the specifications in the area of its critical side surface section is positioned in step (b) at the point within the mold cavity of the core box where the burr-free side surface of the casting core should be located in the finished casting core.
  • the side surface section of the casting core insert is in close contact with the associated inner surface of the mold cavity and covers the mouth area present there because it perfectly corresponds to the design specifications of the construction of the casting core from where the parting line, which lies in the parting plane intersecting the mold cavity, meets the mold cavity.
  • the casting core insert blocks the way to the mouth area of the parting line in question. Instead, the casting core molding material hits the outer surfaces of the casting core insert, which face the mold cavity that was open until then. In this way, the casting core molding material flowing into the mold cavity envelops the casting core insert, with the side surface section of the casting core insert lying against the inner surface section delimiting the mold cavity remaining unwetted by the casting core molding material.
  • the casting core insert is embedded in the casting core molding material and there is intensive contact between the poured casting core molding material and the side surfaces of the casting core insert assigned to the mold cavity. This connection is supported by the fact that the casting core molding material is introduced into the mold cavity of the core box in a conventional manner with a high "shooting pressure" selected in an equally conventional manner.
  • the formation of a dividing burr on the casting core to be produced is avoided by preforming a casting core insert for the critical area, which contains a partial volume of the to be manufactured casting core occupies.
  • This casting core insert is fully hardened and then inserted into the mold cavity of the core box provided for the production of the casting core.
  • the casting core is then finished in the usual way by introducing casting core molding material into the mold cavity of the core box.
  • the casting core molding material flows around the casting core insert and an intensive form-fitting clamping of the casting core molding material with the surface of the casting core insert occurs.
  • binder parts of the casting core molding material lying against the casting core insert combine with the prefabricated casting core insert and thus contribute to the secure hold of the casting core insert in the finished casting core.
  • the mold materials selected for the casting core insert and for the remaining volume of the casting core to be produced can be selected individually so that they optimally meet the requirements placed on the casting core insert on the one hand and the remaining part of the casting core on the other. So can the molding material from which the casting core insert is formed differs from the casting core molding material from which the rest of the casting core is formed. It is conceivable, for example, to use a molding material suitable for reproducing particularly smooth, flawless surfaces on the casting for the casting core insert, while a lower-quality casting core molding material can be used for the rest of the casting core if the accuracy of the mold reproduction or the surface quality of the rest of the casting core less stringent requirements.
  • the molding material from which the casting core insert is formed is the same as the casting core molding material from which the rest of the casting core is formed.
  • connection of the casting core insert to the remaining part of the casting core that is subsequently formed onto the casting core insert can be achieved in that during its production (work step (a)) the casting core insert has a projections, recesses and /or surface structure having undercuts is imparted on which, when the casting mold material introduced into the core box in step (c) encounters the respective surface sections, a form-fitting coupling of the casting core insert with the molding material of the rest of the casting core occurs.
  • the method according to the invention can be used without further ado in conventional core shooters already on the market without having to change the design of the core boxes used in these machines.
  • the inventively provided Casting core insert can be produced in a separate operation on a separately provided manufacturing facility.
  • a particularly economical embodiment of the method according to the invention which is advantageous in series operation, can be implemented in that the work steps (a) - (d) are repeated in serial sequence and the core box, in addition to the mold cavity in which in the one pass of the work step sequence (a ) - (d) the casting core insert is positioned (step (b)) and then the casting core to be produced is fully molded by introducing the molding material into the mold cavity (step (c)), includes an additional mold cavity in which, at the same time as the molding material is poured into the mold cavity provided for the casting core (work step (c)) that new casting core insert that is required for the next completed run is molded (work step (a) of the next run of work steps (a) - (d)).
  • a casting core insert is prefabricated and a casting core is finished in the same core box, with the prefabricated casting core insert being intended for the subsequent run of the method according to the invention.
  • a casting core insert for the production of a casting core according to the invention is always available in a continuous mass operation with minimized effort and optimizes short cycle times.
  • the volume of casting core molding material that is used in the work step ( c) is introduced into the mold cavity of the core box, and an alarm signal is emitted if the volume introduced exceeds a limit value. If the limit value is exceeded, this indicates that the non-existent casting core insert in the The mold cavity of the core box has also been filled with empty volumes using casting core molding material, which is not permitted since the casting core produced in this way will inevitably have a casting core burr on the critical side wall surface.
  • a control mold element such as a recess, a projection or a foreign body
  • a control mold element such as a recess, a projection or a foreign body
  • an additional shaped element is provided in the mold cavity of the core box, which can be a recess, a projection, a foreign body, an accumulation of dye or the like. If the casting core insert is properly seated in the mold cavity, the casting core insert prevents the mold material introduced into the mold cavity to complete the casting core from reaching the control mold element. If, on the other hand, the casting core insert is missing or if the casting core insert is not correctly positioned in the mold cavity, the mold material penetrates as far as the relevant control mold element when the mold cavity is filled.
  • Core box 1 which comprises an upper core box part 2 and a lower core box part 3 .
  • Recesses 4,5,6,7 are formed in each of the upper and lower core boxes 1, of which the recess 4 of the upper core box part 2 and the recess 5 of the lower core box part 3 when the core box 1 ( 4 , 5 ) together form a mold cavity 8, the shape of which corresponds to a negative of the casting core G to be produced.
  • the recess 6 of the upper core box part 2 and the recess 7 of the lower core box part 3 form an additional mold cavity 9 that is independent of the first mold cavity 8 and represents a negative of a casting core insert E.
  • a parting line 10 runs between the core box parts 2,3 which are seated one on top of the other in a parting plane T which here extends horizontally and intersects the mold cavities 8,9.
  • the parting line 10 opens into the mold cavities 8,9 in each case.
  • Filling openings 11, 12, 13 are formed in the upper core box part 2 in a manner known per se.
  • shooting nozzles enter the filling openings 11-13 in a manner known per se, through which the casting core molding material F is injected.
  • ejectors are provided in a similarly known manner, which eject the respectively completed casting core G from the core box 1 which is then open.
  • the stipulation applies that it must not have a casting core grade K on the side surfaces S1, S2 of a wall W separating the recesses A1, A2 of the casting core G and arranged in the interior of the casting core G after demolding from the core box 1, even if the recesses 4.5, which mold the wall W on the casting core G to be manufactured, from which Parting plane T are cut through, so that the parting line 10 opens into the inner surfaces 14,15 of the mold cavity 8 of the core box 1 forming the side surfaces S1, S2 of the casting core G.
  • a casting core insert E has been produced in a separate operation in the mold cavity 9 of the core box 1 .
  • the shape of the mold cavity 9 corresponds to the shape of that section A of the mold cavity 8 in which the parting line 10 meets the inner surfaces 14,15 of the mold cavity 8, which form the side surfaces S1, S2 on the casting core G.
  • the section A extends, starting from a thickened foot area, in the vertical direction to about two-thirds of the height of the wall W of the casting core G to be produced, thereby covering the mouth area of the parting line 10.
  • the mold cavity 9 is aligned in such a way that the parting plane T and correspondingly the parting line 10 are aligned parallel to the inner surfaces 16,17 of the mold cavity 9, which are the flat side surface sections provided on opposite sides of the casting core insert E Show SF1, SF2 of the core insert E.
  • the parting plane T and the parting line 10 therefore do not intersect the mold cavity 8 , 9 in the area of its inner surfaces 16 , 17 , which are oriented here in the horizontal direction H, but in the area of its narrow sides 18 , 19 , which extend in the vertical V direction.
  • the thickened base of the casting core insert E in section A of the core box 1 is placed in the recess 4 formed in the lower core box part 3 ( 3 ).
  • the casting core insert E completely occupies the section A of the mold cavity 8 and lies with its side surface sections SF1, SF2 close to the respective associated inner surface 14,15 of the mold cavity 9 at.
  • the side surface sections SF1, SF2 of the casting core insert E cover the mouth areas of the parting line 10, so that these are shielded from the open residual area 20 of the mold cavity 8, which until then was still free of mold material.
  • Casting core molding material F is then shot into the mold cavity 8 via the filling openings 11 and 12 by means of the shot nozzles already mentioned above.
  • the casting core molding material F completely fills the mold cavity 8 and comes into contact with the narrow sides of the casting core insert E assigned to the open part of the mold cavity 8, so that after completion of the filling process, the casting core insert E is completely embedded in the casting core molding material F on its lateral narrow sides and its top .
  • casting core molding material F is also shot into the mold cavity 9 until it is completely filled ( figure 5 ).
  • the casting core molding material F filled into the mold cavities 8, 9 is cured, depending on the binder system used in each case, by the application of heat, the removal of moisture or gassing.
  • a form-fitting connection is formed between the casting core insert E and the casting core molding material F lying against it between the grains of the casting core insert E, which engage in one another on the side surfaces, and the remaining part of the casting core G forming the casting core molding material F, which is not occupied by the casting core insert E.
  • material connections are formed at least locally Connections between the casting core molding material F of the casting core insert E and the casting core molding material F filled into the mold cavity 8 as a result of the bonding of binder, which is present in the casting core molding material F filled into the mold cavity 8, with the molding material grains of the casting core insert E.
  • transition areas U where the side surface sections SF1, SF2 merge into the adjoining side surface sections SF1, SF2 of the casting core G, are free of cracks or other unevenness. Likewise, the side surface sections SF1, SF2 are completely free of burrs in accordance with the requirements placed on them. In contrast, on the remaining surfaces not occupied by the side surface sections SF1, SF2 of the casting core insert E, a casting core flash K forms where the parting line 10 opens into the mold cavity 8.
  • the casting core insert E' produced at the same time as the casting core G is available for a further run of the method described here, in which a further casting core G is produced using the relevant casting core insert E that has been pre-produced independently of it.
  • the same commercially available casting core molding material F was used for the production of the casting core G and the casting core insert E, which was mixed in a known manner from a molding sand, an organic or inorganic binder and additives. Due to the completely independent production, however, a different mold material could have been used to produce the casting core insert E, for example in order to achieve a special surface quality in the area of the side surface sections SF1, SF2.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines verlorenen Gießkerns, der eine Seitenfläche aufweist, in einem Kernkasten, der aus mindestens zwei Kernkastenteilen zusammengesetzt ist, zwischen denen bei geschlossenem Kernkasten eine Teilungsebene verläuft, und der einen Formhohlraum begrenzt, der die Form des herzustellenden Gießkerns bestimmt und in dem eine die Seitenfläche des Gießkerns abbildende Innenfläche vorgesehen ist, durch die die Teilungsebene des Kernkastens verläuft.
  • Gießkerne der hier in Rede stehenden Art werden in Gießformen für die gießtechnische Herstellung von Gussteilen aus einer Metallschmelze verwendet, um im jeweiligen Gussteil Gestaltungselemente, wie Ausnehmungen, Höhlungen, Durchgänge, Kanäle und desgleichen, abzubilden. Sie werden als "verlorene Teile" bezeichnet, weil sie zerstört werden, wenn das Gussteil aus der jeweiligen Gießform entformt wird. Dies erlaubt es, mittels solcher Gießkerne auch im Innern des Gussteils gelegene Gestaltungselemente der genannten Art abzubilden. Bei Gießformen, die als so genanntes "Kernpaket" zusammengesetzt sind, formen sie jedoch auch die Außenkontur des Gussteils ab.
  • Die Gießkerne werden in so genannten "Kernschießmaschinen" hergestellt. Diese umfassen einen als Dauerform für den wiederholten Serieneinsatz ausgelegten Kernkasten, der beispielsweise horizontal in ein oberes und ein unteres Kernkastenteil geteilt ist. Es sind in der Praxis aber auch Kernkästen im Einsatz, die vertikal geteilt sind oder bei denen Teilungen, die in horizontaler und vertikaler Richtung verlaufen, miteinander kombiniert sind.
  • Der Kernkasten umgrenzt mit seinen Kernkastenteilen einen den herzustellenden Gießkern abbildenden Formhohlraum. In diesen Formhohlraum wird bei geschlossenem Kernkasten über in den Kernkasten eingebrachte Öffnungen mit Druck ein Formstoff eingebracht. Dieser Vorgang wird als "Kernschießen" bezeichnet. Nach dem Einbringen des Formstoffs in den Formhohlraum erfolgt das Aushärten des Gießkerns im Kernkasten. Dann wird der Kernkasten durch eine Bewegung mindestens einer der Kernkastenteile geöffnet, um den Gießkern zu entnehmen.
  • Für die Herstellung von Gießkernen der in Rede stehenden Art verwendete Formstoffe sind üblicherweise aus einem Formgrundstoff, beispielsweise einem anorganischen, feuerfesten Formsand, und einem Binder gemischt. In der Praxis werden hierzu anorganische oder organische Binder eingesetzt. Bei der Verwendung anorganischer Binder erfolgt die Aushärtung des Formstoffs im Kernkasten durch Wärmezufuhr und Feuchtigkeitsentzug (ähnlich dem so genannten "Hot-Box-Verfahren"), wogegen bei Verwendung organischer Binder die Kerne im Formwerkzeug mit einem Reaktionsgas begast werden, um durch eine chemische Reaktion des Binders mit dem Reaktionsgas die Verfestigung zu bewirken ("Cold-Box-Verfahren"). Sowohl auf anorganischen als auch auf organischen Bindersystemen beruhende Formstoffe sind im Markt in vielfältiger Ausführung erhältlich. Dabei können den Formstoffen erforderlichenfalls ein oder mehrere Additive zugemischt sein, um die Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften des jeweiligen Formstoffs selbst oder des aus ihm geformten Gießkerns zu optimieren.
  • Als "Teilungsebene" oder "Trennebene" eines Kernkastens wird die Ebene bezeichnet, in der bei geschlossenem Kernkasten die Trennfuge zwischen den jeweils aneinander liegenden Kernkastenteilen verläuft. Schon der Umstand, dass der Kernkasten zum Entnehmen des jeweils fertig hergestellten Gießkerns geöffnet werden muss, macht eine mindestens zweiteilige Gestaltung des Gießkerns erforderlich. Die Teilungsebene zwischen den Kernkastenteilen muss dabei ebenso notwendig zwischen den Kernkastenteilen verlaufen, um nach dem Entfernen des einen Kernkastenteils den fertigen Gießkern aus dem Formhohlraum entnehmen zu können. Dabei werden für die Herstellung komplexer geformter Gießkerne, insbesondere von Gießkernen mit Hinterschneidungen, auch Kernkästen benötigt, die aus mehr als zwei Kernastenteilen zusammengesetzt sind, um eine zerstörungsfreie Entformung des fertigen Gießkerns zu ermöglichen. Auch bei solchen mehrteiligen Kernkasten ist jeweils zwischen den bei geschlossenem Kernkasten aneinander liegenden Kernkastenteilen notwendig eine Teilungsebene vorhanden, entlang derer die Trennung zwischen den jeweiligen Kernkastenteilen verläuft und die den Formhohlraum durchschneidet.
  • Die Stellen, an denen die jeweilige Teilungsebene den Formhohlraum durchschneidet, also in der die betreffende Teilungsebene verlaufende Trennfuge zwischen zwei Kastenteilen auf den Formhohlraum trifft, lässt sich am fertigen Gussteil durch einen so genannten "Kernteilungsgrat" erkennen. Hierbei handelt es sich um einen typischerweise linienartig entlang der Seitenflächen des Gießkerns verlaufenden Vorsprung mit einem prägnant ausgebildeten, in der Regel spitz zulaufenden, jedenfalls aber deutlich ausgeprägten Gratverlauf. Der Kernteilungsgrat entsteht durch Formstoff, der beim Einschießen des Formstoffs in den Formhohlraum des Kernkastens unvermeidbar in die Trennfugen zwischen den Kastenteilen dringt.
  • Bei einem mit Hilfe eines in einem Kernkasten wie voranstehend erläuterten erzeugten Gießkerns gegossenen Gussteils wird der an dem Gießkern vorhandene Kernteilungsgrat als kerbenartige Vertiefung abgeformt, die gleichfalls linienartig entlang der Seitenfläche des jeweils durch den Gießkern abgebildeten Gestaltungselements verläuft. An einer solchen kerbenartigen Vertiefung können im praktischen Einsatz des Gussteils Spannungsspitzen entstehen, welche zur Rissbildung bis hin zum Versagen des Gussteils führen können. Daher müssen bisher Gussteile in den Bereichen, in denen bei der gießtechnischen Herstellung der Kernteilungsgrat des jeweiligen Gießkerns eine zwar unerwünscht, aber herstellungsbedingt unvermeidbare Vertiefung hinterlässt, so ausgelegt sein, dass sie trotz der betreffenden Vertiefung die in der Praxis auftretenden Belastungen sicher ertragen können.
  • Bei besonders filigran geformten, in der Praxis hoch belasteten Gussteilen, wie Zylinderköpfen für hoch verdichtete Verbrennungsmotoren oder desgleichen, die aus Leichtmetallwerkstoff gegossen werden und bei denen konstruktions- und funktionsbedingt nur minimale Wandstärken des Gussteils zugelassen sind, ist eine solche Dimensionierung jedoch häufig nicht möglich.
  • Es ist versucht worden, die durch die Entstehung von Kernteilungsgraten an Gießkernen bedingte Schwächung von Gussteilen durch eine zusätzliche Abdichtung der Teilungsfugen zwischen den Kernkastenteilen, insbesondere am Übergang zum Formhohlraum, mit Hilfe einer Füllmasse zu minimieren. Allerdings sind dieser Maßnahme nicht nur in Folge der beschränkten Zugänglichkeit des Formhohlraums enge Grenzen gesetzt, sondern sie erweist sich auch in der großtechnischen Serienfertigung nicht als prozesssicher, da nicht ausreichend zuverlässig gewährleistet werden kann, dass einerseits die Trennfugen tatsächlich ausreichend dicht geschlossen werden und andererseits keine Füllmasse in den Formhohlraum gelangt und die Exaktheit, mit der der formende Gießkern abgebildet wird, beeinträchtigt wird. Ebenso erweist es sich in vielen Fällen als nicht oder nur mit extremem Aufwand möglich, die Teilungsebenen und damit einhergehend die Trennfugen eines Kernkastens so zu verlegen, dass der Gießkerngrad an einer Stelle verläuft, an der er am mit dem betreffenden Gießkern abzuformenden Gussteil zu keiner Beeinträchtigung der Gebrauchseigenschaften führt oder bei der Auslegung des Gussteils ohne Weiteres berücksichtigt werden kann.
  • Neben dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ist aus der EP 1 721 688 A1 ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Gießkernen bekannt, die aus einer Vielzahl von Halbkernen bestehen, welche mittels Dichtungselementen zusammengefügt werden. Die Halbkerne und die Dichtungselemente werden aus einem Gemisch aus Sand und einem Bindemittel erzeugt. Dabei werden die vorgefertigten Halbkerne in eine Kernschießform eingelegt, die aus mindestens zwei Hälften zusammengesetzt ist. Die Halbkerne haben im Bereich der Teilungsfuge der Kernschießform eine Ausnehmung, in die Formstoff eingeschossen wird, um die Dichtungselemente zu formen.
  • Gemäß der US 2013/081774 A1 kann ein mehrwandiger keramischer Kern zum Gießen eines Flügels mit einem oder mehreren inneren Kühlkanälen hergestellt werden, indem zuerst mindestens ein flüchtiger Kerneinsatz vorgeformt wird. Dann wird der Kerneinsatz in-situ neben dem mindestens einen vorgeformten Kerneinsatz geformt und mit diesem verschmolzen, indem flüssiges flüchtiges Mustermaterial in eine Verbundkerneinsatzform eingeführt wird, wodurch die flüchtigen Kerneinsätze einstückig als ein einziger Verbundkerneinsatz verbunden werden. Der Verbundkerneinsatz wird in einem Kernformhohlraum platziert. Dann wird flüssiges keramisches Material in den Formhohlraum eingebracht, um den keramischen Kernkörper zu bilden, der den aus flüchtigem Material bestehenden Verbundkerneinsatz umfasst.
  • Gemäß der US 2008/017346 A1 können Gussteile mit inneren Hohlräumen oder Kanälen unter Verwendung eines Hauptkerns und eines oder mehrerer Nebenkerne hergestellt werden. Die Nebenkerne werden mit dem Hauptkern verbunden, indem die Nebenkerne mit einem Material beschichtet werden, das sich bei Kontakt mit dem Metall der Form auflöst. Die zu beschichtenden Kerne können auch durch hohle Einsätze aus einem hitzebeständigen Material gebildet werden, die mit sandpolymerisiertem Harz gefüllt sind.
  • Schließlich ist aus der WO 00/13819 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkernen für die Erzeugung von Gussteilen bekannt, bei dem Teilkerne aufeinander gestapelt oder aneinander gereiht werden. Die Teilkerne sind an den Verbindungsflächen mit den jeweils benachbarten Teilkernen mit voneinander unabhängigen, beim Zusammenbau der Teilkerne einander zugewandten, querverlaufenden Oberflächenmaterialabtragungen versehen, so dass entsprechende Hohlräume mit vorgegebener Form entstehen. In den Hohlraum wird Sand eingeblasen, der mit einem geeigneten Bindemittel vermengt ist, das sich auch von dem für den Teilkern verwendeten unterscheidet. Auf diese Weise wird ein Sandverbindungseinsatz gebildet, der geeignet ist, jeden einzelnen Kern mit seinem benachbarten Kern wechselseitig zu verankern, so dass ein einheitlicher Block entsteht. Wenigstens einige der Verbindungseinsätze sind mit einer axialen Öffnung versehen, die einen Gießkanal für die Einführung des geschmolzenen Metalls durch Quellengießen definiert.
  • Vor diesem Hintergrund hat sich die Aufgabe ergeben, ein Verfahren zu nennen, mit dem es mit einfachen Mitteln möglich ist, einen Gießkern zu fertigen, der auch an einer Seitenfläche, die bei im jeweiligen Kernkasten liegenden Gießkern durch eine Teilungsebene des Kernkastens geschnitten wird bzw. an der eine Trennfuge des Kernkastens endet, einwandfrei gratfrei ist.
  • Die Erfindung hat diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei der Herstellung eines verlorenen Gießkerns mindestens die in Anspruch 1 angegebenen Arbeitsschritte durchlaufen werden.
  • Es versteht sich dabei von selbst, dass bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Fachmann nicht nur die in den Ansprüchen erwähnten und hier erläuterten Verfahrensschritte absolviert, sondern auch alle sonstigen Schritte und Tätigkeiten ausführt, die bei der praktischen Umsetzung derartiger Verfahren im Stand der Technik regelmäßig durchgeführt werden, wenn sich hierzu die Notwendigkeit ergibt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden wie der allgemeine Erfindungsgedanke nachfolgend im Einzelnen erläutert.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines verlorenen Gießkerns, der eine Seitenfläche aufweist, in einem Kernkasten, der aus mindestens zwei Kernkastenteilen zusammengesetzt ist, zwischen denen bei geschlossenem Kernkasten eine Teilungsebene verläuft, und der einen Formhohlraum begrenzt, der die Form des herzustellenden Gießkerns bestimmt und in dem eine die Seitenfläche des Gießkerns abbildende Innenfläche vorgesehen ist, durch die die Teilungsebene des Kernkastens verläuft, umfasst demnach folgende Arbeitsschritte:
    1. (a) Erzeugen eines Gießkerneinsatzes in einem Stück aus einem Gießkernformstoff, der aus einem Formgrundstoff und einem Binder sowie optional aus ein oder mehreren Additiven gemischt ist, wobei der Gießkerneinsatz einem Abschnitt des herzustellenden Gießkerns entspricht, und wobei der Gießkerneinsatz mindestens einen Seitenflächenabschnitt trägt, der gleich einem korrespondierenden Abschnitt der Seitenfläche des herzustellenden Gießkerns ist;
    2. (b) Positionieren des Gießkerneinsatzes in dem Formhohlraum des Kernkastens an einer Position, in der der Gießkerneinsatz mit seinem Seitenflächenabschnitt den Platz einnimmt, den beim fertig hergestellten Gießkern der korrespondierende Abschnitt der Seitenfläche des Gießkerns einnimmt, wobei die Teilungsebene des Kernkastens durch den Seitenflächenabschnitt des in dem Kernkasten positionierten Gießkerneinsatzes verläuft;
    3. (c) Einbringen eines Gießkernformstoffs, der aus einem Formgrundstoff und einem Binder sowie optional aus ein oder mehreren Additiven gemischt ist, in den Formhohlraum des Kernkastens, um den restlichen Gießkern herzustellen, wobei der in den Formhohlraum eindringende Gießkernformstoff in Kontakt mit dem in dem Formhohlraum sitzenden Gießkerneinsatz kommt;
    4. (d) Verfestigen des in den Formhohlraum eingebrachten Gießkernformstoffs unter Ausbildung einer form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem in den Formhohlraum eingebrachten Gießkernformstoff und dem Gießkerneinsatz.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren beruht somit auf dem Gedanken, zunächst einen Gießkerneinsatz vorzufertigen (Arbeitsschritt (a)), der wie der am Ende des Verfahrens erhaltene Gießkern aus Formstoff geformt und beim Entformen des Gussteils zerstört wird. Aufgrund seiner separaten Vorfertigung kann der Gießkerneinsatz problemlos so geformt werden, dass er im Bereich seines Seitenflächenabschnitts, an dem keinesfalls ein Gießkerngrat vorhanden sein darf, den Gestaltungsvorgaben perfekt entsprechend geformt ist. So weist ein erfindungsgemäß vorgefertigter Gießkerneinsatz im Bereich seines von derartigen Formfehlern freizuhaltenden Seitenflächenabschnitts insbesondere keine ungewollten Formabweichungen, wie Spitzen oder Vertiefungen auf, die am Gussteil, das später mit Hilfe des erfindungsgemäß erzeugten Gießkern gegossen werden, ebensolche Formfehler hinterlassen würden, durch welche das Gussteil geschwächt werden könnte.
  • Der im Arbeitsschritt (a) vorgefertigte und im Bereich seines kritischen Seitenflächenabschnitts perfekt den Vorgaben entsprechende Gießkerneinsatz wird im Arbeitsschritt (b) an der Stelle innerhalb des Formhohlraums des Kernkastens positioniert, an der sich beim fertig hergestellten Gießkern die gratfreie Seitenfläche des Gießkerns befinden soll. Bei geschlossenem Kernkasten liegt der Seitenflächenabschnitt des Gießkerneinsatzes aufgrund dessen, dass er perfekt den gestalterischen Vorgaben der Konstruktion des Gießkerns entspricht, dicht an der zugeordneten Innenfläche des Formhohlraums an und deckt dabei den dort vorhandenen Mündungsbereich ab, in dem die Trennfuge, welche in der den Formhohlraum schneidenden Teilungsebene liegt, auf den Formhohlraum trifft.
  • Wird nun anschließend der Gießkernformstoff, der den restlichen, nicht von dem Gießkerneinsatz eingenommenen Teil des herzustellenden Gießkerns bildet, in den Formhohlraum eingebracht (Arbeitsschritt (c)), versperrt der Gießkerneinsatz den Weg zu dem Mündungsbereich der betreffenden Trennfuge. Stattdessen trifft der Gießkernformstoff auf die Außenflächen des Gießkerneinsatzes, die dem bis dahin offenen Formhohlraum zugewandt sind. Auf diese Weise umhüllt der in den Formhohlraum einströmende Gießkernformstoff den Gießkerneinsatz, wobei der an der den Formhohlraum umgrenzenden Innenflächenabschnitt anliegende Seitenflächenabschnitt des Gießkerneinsatzes von dem Gießkernformstoff unbenetzt bleibt.
  • Nach dem Einfüllen des den restlichen Teil des Gießkerns bildenden Gießkernformstoffs in den Formhohlraum ist der Gießkerneinsatz in den Gießkernformstoff eingebettet und es besteht ein intensiver Kontakt zwischen dem eingebrachten Gießkernformstoff und den dem Formhohlraum zugeordneten Seitenflächen des Gießkerneinsatzes. Diese Anbindung wird dadurch unterstützt, dass der Gießkernformstoff in konventioneller Weise mit in ebenso konventioneller Weise gewähltem hohen "Schießdruck" in den Formhohlraum des Kernkastens eingebracht wird. In Folge des so erreichten intensiven Kontakts zwischen dem Gießkerneinsatz und dem Gießkernformstoff stellt sich beim anschließenden Gießkernformstoff eine ebenso intensive form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem in den Formhohlraum eingebrachten Gießkernformstoff und dem Gießkerneinsatz ein, durch die nach Abschluss des Verfestigungsvorgangs (Arbeitsschritt (d)) der Gießkerneinsatz fest und dauerhaft sicher im erhaltenen Gießkern gehalten ist.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also die Entstehung eines Teilungsgrats am herzustellenden Gießkern dadurch vermieden, dass man für den kritischen Bereich einen Gießkerneinsatz vorformt, der ein Teilvolumen des zu fertigenden Gießkerns einnimmt. Dieser Gießkerneinsatz wird vollständig ausgehärtet und dann in den Formhohlraum des zur Herstellung des Gießkerns vorgesehenen Kernkastens eingesetzt. Daraufhin wird in üblicher Weise durch Einbringen von Gießkernformstoff in den Formhohlraum des Kernkastens der Gießkern fertig geformt. Dabei fließt Gießkernformstoff um den Gießkerneinsatz und es stellt sich eine intensive formschlüssige Verklammerung des Gießkernformstoffs mit der Oberfläche des Gießkerneinsatzes ein. Indem ein geeigneter Binder für den Gießkernformstoff oder den Formstoff des Gießkerneinsatzes gewählt wird, kann zudem erreicht werden, dass in Folge des beim Aushärten des Gießkernformstoffs zumindest partiell auch Stoffschluss entsteht. Binderanteile des an dem Gießkerneinsatz anliegenden Gießkernformstoffs verbinden sich in diesem Fall mit dem vorgefertigten Gießkerneinsatz und tragen so zum sicheren Halt des Gießkerneinsatzes im fertigen Gießkern bei.
  • Überraschend hat sich hier herausgestellt, dass bei einem durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Gießkern im Übergangsbereich, an dem der Seitenflächenabschnitt des vorgefertigten Gießkerneinsatzes in die weiteren Seitenflächen des Gießkerns übergeht, die durch den in den Formhohlraum nach dem Positionieren des Gießkerneinsatzes eingebrachten Formstoff gebildet sind, kein Grat vorhanden ist, da die den Formhohlraum begrenzende Innenfläche der Kernkastenteile direkt am vorgeschossenen Kern anliegt und abdichtet. Allenfalls in dem Bereich, in dem außerhalb des Seitenwandabschnitts des Gießkerneinsatzes die in der Teilungsebene liegende Trennfuge in den Formhohlraum mündet, stellt sich ein Gießkerngrat ein. Da dieser jedoch außerhalb der für das mit dem Gießkern zu gießende Bauteil kritischen Zone liegt, kann er problemlos hingenommen werden.
  • Die für den Gießkerneinsatz und für das restliche Volumen des herzustellenden Gießkerns gewählten Formstoffe können individuell so gewählt werden, dass sie den an den Gießkerneinsatz einerseits und den restlichen Teil des Gießkerns andererseits gestellten Anforderungen optimal entsprechen. So kann sich der Formstoff, aus dem der Gießkerneinsatz geformt wird, von dem Gießkernformstoff unterscheiden, aus dem der restliche Gießkern geformt wird. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, für den Gießkerneinsatz einen zur Abbildung von besonders glatten, fehlerfreien Oberflächen an dem Gussteil geeigneten Formstoff zu verwenden, während für den restlichen Gießkern ein weniger hochwertiger Gießkernformstoff zum Einsatz kommen kann, wenn an die Genauigkeit der Formabbildung oder die Oberflächenqualität des restlichen Gießkerns weniger hohe Anforderungen gestellt werden.
  • Als im Hinblick auf die Aufbereitung und Wiederverwendbarkeit der zur Herstellung von Gießkerneinsatz und restlichem Gießkern verwendeten Formstoffe günstig erweist es sich, wenn der Formstoff, aus dem der Gießkerneinsatz geformt wird, derselbe ist wie der Gießkernformstoff, aus dem der restliche Gießkern geformt wird.
  • Die Anbindung des Gießkerneinsatzes an den nachträglich an den Gießkerneinsatz angeformten restlichen Teil des Gießkerns kann dadurch erreicht werden, dass bei seiner Erzeugung (Arbeitsschritt (a)) dem Gießkerneinsatz an seinen mit dem den restlichen Gießkern bildenden Gießkernformstoff in Kontakt kommenden Flächenabschnitten eine Vorsprünge, Ausnehmungen und/oder Hinterschneidungen aufweisende Oberflächenstruktur verliehen wird, an der sich, wenn der im Arbeitsschritt (c) in den Kernkasten eingebrachte Gießformstoff auf die jeweiligen Flächenabschnitte stößt, eine formschlüssige Verkopplung des Gießkerneinsatzes mit dem Formstoff des restlichen Gießkerns einstellt.
  • Aus wirtschaftlicher und fertigungstechnischer Sicht besonders vorteilhaft ist es, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren ohne Weiteres in konventionellen, bereits im Markt befindlichen Kernschießmaschinen anwenden lässt, ohne dass dazu die Gestaltung der in diesen Maschinen eingesetzten Kernkästen geändert werden müsste. Dabei kann der erfindungsgemäß vorgesehene Gießkerneinsatz in einem gesonderten Arbeitsgang auf einer separat beigestellten Fertigungseinrichtung erzeugt werden.
  • Eine besonders wirtschaftliche und im Serienbetrieb vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich dadurch realisieren, dass die Arbeitsschritte (a) - (d) in serieller Folge wiederholend durchlaufen werden und der Kernkasten zusätzlich zu dem Formhohlraum, in dem in dem einen Durchlauf der Arbeitsschrittfolge (a) - (d) der Gießkerneinsatz positioniert (Arbeitsschritt (b)) und anschließend der herzustellende Gießkern durch Einbringen des Formstoffs in den Formhohlraum fertig abgeformt wird (Arbeitsschritt (c)), einen zusätzlichen Formhohlraum umfasst, in dem zeitgleich mit dem Einfüllen des Formstoffs in den für den Gießkern vorgesehenen Formhohlraum (Arbeitsschritt (c)) derjenige neue Gießkerneinsatz abgeformt wird, der für den nächstfolgend absolvierten Durchlauf benötigt wird (Arbeitsschritt (a) des nächstfolgenden Durchlaufs der Arbeitsschritte (a) - (d)). Bei dieser Ausgestaltung werden also im selben Kernkasten jeweils ein Gießkerneinsatz vorgefertigt und ein Gießkern fertiggestellt, wobei der vorgefertigte Gießkerneinsatz jeweils für den nachfolgend absolvierten Durchlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt ist. Auf diese Weise steht bei einem kontinuierlichen Massenbetrieb mit minimiertem Aufwand und optimiert kurzen Taktzeiten immer ein Gießkerneinsatz für die erfindungsgemäße Erzeugung eines Gießkerns bereit.
  • Um bei einem automatischen Fertigungsablauf sicherzustellen, dass Fehler beim Einsetzen des Gießkerneinsatzes erkannt werden, insbesondere sicher bemerkt wird, wenn beispielsweise aufgrund eines Problems bei der Bereitstellung eines vorgefertigten Gießkerneinsatzes kein Gießkerneinsatz in der Gießform eingesetzt wird, kann das Volumen an Gießkernformstoff, der im Arbeitsschritt (c) in den Formhohlraum des Kernkastens eingebracht wird, erfasst und ein Alarmsignal abgegeben werden, wenn das eingebrachte Volumen einen Grenzwert überschreitet. Die Überschreitung des Grenzwertes zeigt dabei an, dass das durch den nicht vorhandenen Gießkerneinsatz in dem Formhohlraum des Kernkastens zusätzlich leere Volumen durch Gießkernformstoff gefüllt worden ist, was unzulässig ist, da der so erzeugte Gießkern an der kritischen Seitwandfläche unvermeidbar einen Gießkerngrat aufweisen wird.
  • Eine andere Möglichkeit der Erkennung von Fällen, bei denen der Gießkerneinsatz im Arbeitsschritt (b) nicht oder nicht richtig im Formhohlraum positioniert worden ist, besteht darin, dass im Formhohlraum ein Kontrollformelement, wie eine Ausnehmung, ein Vorsprung oder ein Fremdkörper, vorgesehen ist, das nach dem Positionieren des Gießkerneinsatzes (Arbeitsschritt (b)) in den Formhohlraum durch den Gießkerneinsatz gegenüber dem verbleibenden Rest des Formhohlraums abgeschirmt ist, dass überwacht wird, ob an dem nach dem Arbeitsschritt (d) erhaltenen Gießkern ein Formelement abgebildet ist, das zumindest abschnittsweise dem im Formhohlraum vorgesehenen Kontrollformelement entspricht, und dass im Fall, dass ein solches Formelement am erhaltenen Gießkern festgestellt wird, dieser Gießkern als Fehlteil aussortiert wird. Bei diesem Weg der Prozessabsicherung wird also im Formhohlraum des Kernkastens ein zusätzliches Formelement vorgesehen, bei dem es sich um eine Ausnehmung, einen Vorsprung, einen Fremdkörper, eine Farbstoffansammlung oder desgleichen handeln kann. Bei ordnungsgemäßem Sitz des Gießkerneinsatzes in dem Formhohlraum verhindert der Gießkerneinsatz, dass der in den Formhohlraum zur Fertigstellung des Gießkerns eingebrachte Formstoff zu dem Kontrollformelement gelangt. Fehlt dagegen der Gießkerneinsatz oder ist der Gießkerneinsatz nicht richtig im Formhohlraum positioniert, so dringt der Formstoff beim Befüllen des Formhohlraums bis zu dem betreffenden Kontrollformelement vor. In Folge dessen findet sich an einem Gießkern, bei dessen Erzeugung der Gießkerneinsatz gefehlt hat oder unkorrekt positioniert war, ein Formelement, das zumindest bruchstückhaft ein Negativ des Kontrollformelements darstellt und das jedenfalls nicht vorhanden wäre, wenn für die Herstellung des jeweiligen Gießkerns ein Gießkerneinsatz vor dem Einbringen des Formstoffs (Arbeitsschritt (c)) ordnungsgemäß positioniert worden wäre.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
    • Fig. 1
    einen Kernkasten in geöffneter Stellung in einem Längsschnitt;
    Fig. 2
    einen Gießkerneinsatz in einem Längsschnitt;
    Fig. 3
    den Kernkasten gemäß Fig. 1 in geöffneter Stellung mit darin eingesetztem Gießkerneinsatz gemäß Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Schnittdarstellung;
    Fig. 4
    den Kernkasten gemäß Fig. 3 in geschlossener Stellung in einer Fig. 1 entsprechenden Schnittdarstellung;
    Fig. 5
    den Kernkasten gemäß Fig. 4 in geschlossener Stellung nach dem Einschießen von Gießkernformstoff in einer Fig. 1 entsprechenden Schnittdarstellung;
    Fig. 6
    einen nach dem Aushärten des Gießkernformstoffs und dem Öffnen des Kernkastens gemäß Fig. 5 erhaltenen Gießkern in einer Fig. 1 entsprechenden Schnittdarstellung;
    Fig. 7
    einen Gießkerneinsatz in perspektivischer Ansicht;
    Fig. 8
    einen Gießkern in einer der Fig. 7 entsprechenden perspektivischen Ansicht.
  • Für die Herstellung eines in Fig. 6 in einer schematischen Schnittdarstellung und in Fig. 8 detailreicher dargestellten Gießkerns G wird in einer konventionellen, hier weiter nicht dargestellten Kernschießmaschine ein Kernkasten 1 bereitgestellt, der ein oberes Kernkastenteil 2 und ein unteres Kernkastenteil 3 umfasst.
  • In den oberen und unteren Kernkästen 1 sind jeweils Ausnehmungen 4,5,6,7 eingeformt, von denen die Ausnehmung 4 des oberen Kernkastenteils 2 und die Ausnehmung 5 des unteren Kernkastenteils 3 bei geschlossenem Kernkasten 1 (Fig. 4, 5) gemeinsam einen Formhohlraum 8 bilden, dessen Form einem Negativ des herzustellenden Gießkerns G entspricht. Die Ausnehmung 6 des oberen Kernkastenteils 2 und die Ausnehmung 7 des unteren Kernkastenteils 3 bilden dagegen bei geschlossenem Kernkasten 1 einen zusätzlichen, von dem ersten Formhohlraum 8 unabhängigen Formhohlraum 9, der ein Negativ eines Gießkerneinsatzes E darstellt.
  • Zwischen den aufeinandersitzenden Kernkastenteilen 2,3 verläuft in einer hier horizontal sich erstreckenden und die Formhohlräume 8,9 schneidenden Teilungsebene T eine Trennfuge 10. Die Trennfuge 10 mündet jeweils in den Formhohlräumen 8,9.
  • In das obere Kernkastenteil 2 sind in an sich bekannter Weise Füllöffnungen 11,12,13 eingeformt. Zum Einfüllen von Gießkernformstoff F in die Formhohlräume 8,9 fahren hier nicht gezeigte Schussdüsen in an sich bekannter Weise in die Füllöffnungen 11 - 13 ein, über die der Gießkernformstoff F eingeschossen wird. In das untere Kernkastenteil 3 sind in ebenso bekannter Weise hier nicht dargestellte Ausstoßer vorgesehen, die den jeweils fertig gestellten Gießkern G aus dem dann geöffneten Kernkasten 1 ausstoßen.
  • Für den Gießkern G gilt die Maßgabe, dass er an den Seitenflächen S1,S2 einer die Ausnehmungen A1,A2 des Gießkerns G trennenden, im Inneren des Gießkerns G angeordneten Wand W nach der Entformung aus dem Kernkasten 1 keinen Gießkerngrad K aufweisen darf, auch wenn die Ausnehmungen 4,5, welche die Wand W am zu fertigenden Gießkern G abformen, von der Teilungsebene T durchschnitten werden, so dass die Trennfuge 10 in den die Seitenflächen S1,S2 des Gießkerns G abformenden Innenflächen 14,15 des Formhohlraums 8 des Kernkastens 1 münden.
  • Um dieser Maßgabe zu entsprechen, ist in einem separaten Arbeitsgang in dem Formhohlraum 9 des Kernkastens 1 ein Gießkerneinsatz E erzeugt worden. Die Form des Formhohlraums 9 entspricht der Form desjenigen Abschnitts A des Formhohlraums 8, in dem die Trennfuge 10 auf die Innenflächen 14,15 des Formhohlraums 8 trifft, welche an dem Gießkern G die Seitenflächen S1,S2 abbilden. Dabei erstreckt sich der Abschnitt A ausgehend von einem verdickten Fußbereich in vertikaler Richtung bis etwa über zwei Drittel der Höhe der Wand W des herzustellenden Gießkerns G und überdeckt dabei den Mündungsbereich der Trennfuge 10.
  • Im Gegensatz zum Abschnitt A des Formhohlraums 8 ist der Formhohlraum 9 jedoch so ausgerichtet, dass die Teilungsebene T und entsprechend die Trennfuge 10 parallel zu den Innenflächen 16,17 des Formhohlraums 9 ausgerichtet sind, die die ebenen, an gegenüberliegenden Seiten des Gießkerneinsatzes E vorgesehenen Seitenflächenabschnitten SF1,SF2 des Gießkerneinsatzes E abbilden. Die Teilungsebene T und die Trennfuge 10 schneiden daher den Formhohlraum 8,9 nicht im Bereich seiner hier in horizontaler Richtung H ausgerichteten Innenflächen 16,17, sondern im Bereich seiner Schmalseiten 18,19, die sich in vertikaler Richtung V erstrecken.
  • Zur Herstellung des Gießkerns G wird der Gießkerneinsatz E im Abschnitt A des Kernkastens 1 mit seinem verdickten Fuß in die in den unteren Kernkastenteil 3 eingeformte Ausnehmung 4 gesetzt (Fig. 3).
  • Anschließend wird der obere Kernkastenteil 2 abgesenkt, bis er dicht auf dem unteren Kernkastenteil 3 sitzt (Fig. 4). Bei geschlossenem Kernkasten 1 nimmt der Gießkerneinsatz E den Abschnitt A des Formhohlraums 8 vollständig ein und liegt mit seinen Seitenflächenabschnitten SF1,SF2 dicht an der jeweils zugeordneten Innenfläche 14,15 des Formhohlraums 9 an. Dabei überdecken die Seitenflächenabschnitte SF1,SF2 des Gießkerneinsatzes E die Mündungsbereiche der Trennfuge 10, so dass diese gegenüber dem offenen, bis dahin noch von Formstoff freien Restbereich 20 des Formhohlraums 8 abgeschirmt sind.
  • Anschließend wird mittels der voranstehend schon erwähnten Schussdüsen über die Füllöffnungen 11 und 12 Gießkernformstoff F in den Formhohlraum 8 geschossen. Der Gießkernformstoff F füllt den Formhohlraum 8 vollständig und kommt dabei mit den dem offenen Teil des Formhohlraums 8 zugeordneten Schmalseiten des Gießkerneinsatzes E in Kontakt, so dass nach Abschluss des Füllvorgangs der Gießkerneinsatz E an seinen seitlichen Schmalseiten und seiner Oberseite vollständig in den Gießkernformstoff F eingebettet ist. Gleichzeitig mit dem Einschießen von Gießkernformstoff F in den Formhohlraum 8 wird zur separaten Herstellung eines neuen Gießkerneinsatzes E' auch Gießkernformstoff F in den Formhohlraum 9 geschossen, bis dieser vollständig gefüllt ist (Fig. 5).
  • Anschließend wird der in die Formhohlräume 8,9 eingefüllte Gießkernformstoff F abhängig vom jeweils verwendeten Bindersystem durch Wärmebeaufschlagung, Feuchtigkeitsentzug oder Begasung ausgehärtet. Dabei bildet sich zwischen dem Gießkerneinsatz E und dem an ihm anliegenden Gießkernformstoff F eine formschlüssige Verbindung der an den Seitenflächen ineinander greifenden Körner des Gießkerneinsatzes E und des von dem Gießkerneinsatz E nicht eingenommenen restlichen Teil des Gießkerns G bildenden Gießkernformstoffs F. Gleichzeitig bilden sich zumindest lokal stoffschlüssige Verbindungen zwischen dem Gießkernformstoff F des Gießkerneinsatzes E und dem in den Formhohlraum 8 eingefüllten Gießkernformstoff F in Folge des Verklebens von Binder, der im in den Formhohlraum 8 eingefüllten Gießkernformstoff F vorhanden ist, mit den Formstoffkörnern des Gießkerneinsatzes E. Auf diese Weise ist beim fertig ausgehärteten Gießkern G der Gießkerneinsatz E fest in den Gießkern G integriert.
  • Die Übergangsbereiche U, an denen die Seitenflächenabschnitte SF1,SF2 in die angrenzenden Seitenflächenabschnitte SF1,SF2 des Gießkerns G übergehen, sind dabei frei von Sprüngen oder sonstigen Unebenheiten. Genauso sind die Seitenflächenabschnitte SF1,SF2 den an sie gestellten Anforderungen entsprechend vollständig gratfrei. Im Gegensatz bildet sich an den restlichen, nicht durch die Seitenflächenabschnitte SF1,SF2 des Gießkerneinsatzes E eingenommenen Flächen dort, wo die Trennfuge 10 jeweils in dem Formhohlraum 8 mündet, ein Gießkerngrat K.
  • Der gleichzeitig mit dem Gießkern G erzeugte Gießkerneinsatz E' steht für einen weiteren Durchlauf des hier beschriebenen Verfahrens zur Verfügung, bei dem ein weiterer Gießkern G unter Verwendung des betreffenden, unabhängig von ihm vorproduzierten Gießkerneinsatzes E erzeugt wird.
  • Im vorliegenden Beispiel ist für die Herstellung des Gießkerns G und des Gießkerneinsatzes E derselbe handelsübliche Gießkernformstoff F verwendet worden, der in bekannter Weise aus einem Formsand, einem organischen oder anorganischen Binder und Additiven gemischt war. Aufgrund der vollständig unabhängigen Fertigung hätte jedoch für die Erzeugung des Gießkerneinsatzes E auch ein anderer Formstoff eingesetzt werden können, um beispielsweise im Bereich der Seitenflächenabschnitte SF1,SF2 eine besondere Oberflächenqualität zu erreichen.
    • BEZUGSZEICHEN
    • 1
    Kernkasten
    2
    oberes Kernkastenteil des Kernkastens 1
    3
    unteres Kernkastenteil des Kernkastens 1
    4 - 7
    Ausnehmungen des oberen und unteren Kernkastenteils 2,3
    8
    erster Formhohlraum des Kernkastens 1
    9
    zusätzlicher Formhohlraum des Kernkastens 1
    10
    Trennfuge des Kernkastens 1
    11 - 13
    Füllöffnung des oberen Kernkastenteils 2
    14,15
    Innenflächen des Formhohlraums 8
    16,17
    Innenflächen des Formhohlraums 9
    18,19
    Schmalseiten des Gießkerneinsatzes E
    20
    freier Restbereich des Formhohlraums
    A
    von dem Gießkerneinsatz E eingenommener Abschnitt des Formhohlraums 8
    A1,A2
    Ausnehmungen des Gießkerns G
    E
    Gießkerneinsatz
    E'
    neu hergestellter Gießkerneinsatz
    H
    horizontale Richtung
    F
    Gießkernformstoff
    G
    Gießkern
    K
    Gießkerngrad
    S1,S2
    Seitenflächen der Wand W des Gießkerns G
    SF1,SF2
    Seitenflächenabschnitte des Gießkerneinsatzes E
    T
    Teilungsebene des Kernkastens 1
    U
    Übergangsbereiche U, an denen die Seitenflächenabschnitte SF1,SF2 in die angrenzenden Seitenflächenabschnitte SF1,SF2 des Gießkerns G übergehen
    V
    vertikale Richtung
    W
    Wand des Gießkerns G

Claims (7)

  1. Verfahren zum Herstellen eines verlorenen Gießkerns (G), der eine Seitenfläche (S1,S2) aufweist, in einem Kernkasten (1), der aus mindestens zwei Kernkastenteilen (2,3) zusammengesetzt ist, zwischen denen bei geschlossenem Kernkasten (1) eine Teilungsebene (T) verläuft, und der einen Formhohlraum (8) begrenzt, der die Form des herzustellenden Gießkerns (G) bestimmt und in dem eine die Seitenfläche (S1,S2) des Gießkerns (G) abbildende Innenfläche (14,15) vorgesehen ist, durch die die Teilungsebene (T) des Kernkastens (1) verläuft, umfassend folgende Arbeitsschritte:
    (a) Erzeugen eines Gießkerneinsatzes (E) in einem Stück aus einem Gießkernformstoff (F), der aus einem Formgrundstoff und einem Binder sowie optional aus ein oder mehreren Additiven gemischt ist, wobei der Gießkerneinsatz (E) einem Abschnitt des herzustellenden Gießkerns (G) entspricht, und wobei der Gießkerneinsatz (E) mindestens einen Seitenflächenabschnitt (SF1,SF2) trägt, der gleich einem korrespondierenden Abschnitt der Seitenfläche des herzustellenden Gießkerns (G) ist;
    (b) Positionieren des Gießkerneinsatzes (E) in dem Formhohlraum (8) des Kernkastens (1) an einer Position, in der der Gießkerneinsatz (E) mit seinem Seitenflächenabschnitt (SF1,SF2) den Platz einnimmt, den beim fertig hergestellten Gießkern (G) der korrespondierende Abschnitt der Seitenfläche (S1,S2) des Gießkerns (G) einnimmt, wobei die Teilungsebene (T) des Kernkastens (1) durch den Seitenflächenabschnitt (SF1.SF2) des in dem Kernkasten (1) positionierten Gießkerneinsatzes (E) verläuft;
    (c) Einbringen eines Gießkernformstoffs (F), der aus einem Formgrundstoff und einem Binder sowie optional aus ein oder mehreren Additiven gemischt ist, in den Formhohlraum (8) des Kernkastens (1), um den restlichen Gießkern (G) herzustellen, wobei der in den Formhohlraum (8) eindringende Gießkernformstoff (F) in Kontakt mit dem in dem Formhohlraum (8) sitzenden Gießkerneinsatz (E) kommt;
    (d) Verfestigen des in den Formhohlraum (8) eingebrachten Gießkernformstoffs (F) unter Ausbildung einer form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem in den Formhohlraum (8) eingebrachten Gießkernformstoff (F) und dem Gießkerneinsatz (E).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstoff, aus dem der Gießkerneinsatz (E) geformt wird, sich von dem Gießkernformstoff (F) unterscheidet, aus dem der restliche Gießkern (G) geformt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstoff, aus dem der Gießkerneinsatz (E) geformt wird, derselbe ist wie der Gießkernformstoff (F), aus dem der restliche Gießkern (G) geformt wird.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gießkerneinsatz (E) bei seiner Erzeugung (Arbeitsschritt (a)) an seinen mit dem den restlichen Gießkern (G) bildenden Gießkernformstoff (F) in Kontakt kommenden Flächenabschnitten eine Vorsprünge, Ausnehmungen und/oder Hinterschneidungen aufweisende Oberflächenstruktur verliehen wird, an der sich, wenn der im Arbeitsschritt (c) in den Kernkasten (1) eingebrachte Gießkernformstoff (F) auf die jeweiligen Flächenabschnitte stößt, eine formschlüssige Verkopplung des Gießkerneinsatzes (E) mit dem mit ihm in Kontakt kommenden Gießkernformstoff (F) einstellt.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen an Gießkernformstoff (F), der im Arbeitsschritt (c) in den Formhohlraum (8) des Kernkastens (1) eingebracht wird, erfasst wird und ein Alarmsignal abgegeben wird, wenn das eingebrachte Volumen einen Grenzwert überschreitet.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Formhohlraum (8) ein Zusatzformelement, wie eine Ausnehmung, ein Vorsprung oder ein Fremdkörper, vorgesehen ist, das nach dem Positionieren des Gießkerneinsatzes (Arbeitsschritt (b)) in den Formhohlraum (8) durch den Gießkerneinsatz (E) gegenüber dem verbleibenden Rest des Formhohlraums (8) abgeschirmt ist, dass überwacht wird, ob an dem nach dem Arbeitsschritt (d) erhaltenen Gießkern (G) ein Formelement abgebildet ist, das zumindest abschnittsweise einem Negativ des im Formhohlraum (8) vorgesehenen Zusatzformelements entspricht, und dass im Fall, dass ein solches Formelement am erhaltenen Gießkern (G) festgestellt wird, dieser Gießkern (G) als Fehlteil aussortiert wird.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsschritte (a) - (d) in serieller Folge wiederholend durchlaufen werden und der Kernkasten (1) zusätzlich zu dem Formhohlraum (8), in dem in dem einen Durchlauf der Arbeitsschrittfolge (a) - (d) der Gießkerneinsatz (E) positioniert (Arbeitsschritt (b)) und anschließend der herzustellende Gießkern (G) durch Einbringen des Gießkernformstoffs (F) fertig abgeformt wird (Arbeitsschritt (c)), einen zusätzlichen Formhohlraum (9) umfasst, in dem zeitgleich mit dem Einfüllen des Gießkernformstoffs (F) in den für den Gießkern (G) vorgesehenen Formhohlraum (Arbeitsschritt (c)) derjenige neue Gießkerneinsatz (E') abgeformt wird, der für den nächstfolgend absolvierten Durchlauf benötigt wird (Arbeitsschritt (a) des nächstfolgenden Durchlaufs der Arbeitsschritte (a) - (d)).
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