DE102007001303B4

DE102007001303B4 - Process for producing a filling body for a core box

Info

Publication number: DE102007001303B4
Application number: DE200710001303
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Eggert; Lutz Böttcher
Original assignee: QUADRIGA GmbH
Current assignee: QUADRIGA GmbH
Priority date: 2007-01-02
Filing date: 2007-01-02
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2027-01-03
Also published as: DE102007001303A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines für eine Verwendung bei Kernkästen bestimmten Füllkörpers, dessen Oberfläche teilweise als Innenfläche eines Formgebungshohlraumes (8) des Kernkastens bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus einem porös eingestellten metallischen Werkstoff bestehender Formkörper (1) und ein, auf seiner, dem Formkörper (1) zugekehrten Seite ein Negativ des Formgebungshohlraumes (8) darstellender Stempel (2) in eine Presse eingesetzt und entlang einer Achse (4) relativ zueinander ausgerichtet werden, dass mit dem Stempel (2) unter örtlicher plastischer Verformung des Formkörpers (1) in diesem eine, den Formgebungshohlraum (8) zumindest teilweise darstellende Ausnehmung gebildet wird, und dass der mit der Ausnehmung versehene Formkörper (1') der Presse entnommen und einer Verwendung als Füllkörper zugeführt wird.method for making one for one Use with core boxes certain packing, whose surface partly as inner surface a shaping cavity (8) of the core box is determined thereby characterized in that one of a porous set metallic Material of existing moldings (1) and one, on his, the molding (1) facing side a negative of the shaping cavity (8) representing punch (2) inserted into a press and along a Axis (4) are aligned relative to each other, that with the punch (2) under local plastic deformation of the molding (1) in this one, the shaping cavity (8) at least partially representing recess is formed, and that provided with the recess moldings (1 ') removed from the press and fed to a use as a filler.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Füllkörpers entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for producing a filling body accordingly the preamble of claim 1.

Kernkästen sind in der Regel zweiteilig aufgebaut, bestehen aus einem Formunterteil sowie einem Formoberteil und umgrenzen einen Formraum, der zur Herstellung eines Formmodells bzw. eines Formkernes dient, welche bei der Herstellung von Gusswerkstücken Verwendung finden. Der Formraum wird somit additiv durch Formgebungshohlräume des Formober- und des Unterteils gebildet und es treten die Oberflächen dieser Formgebungshohlräume unmittelbar mit dem Formstoff in Berührung, aus dem das Formmodell besteht. An die gestaltliche Stabilität der Formgebungsräume und gleichermaßen deren geometrische Genauigkeit müssen somit hohe Anforderungen gestellt werden, um Formmodelle von reproduzierbarer Maßhaltigkeit herstellen zu können.Core boxes are usually constructed in two parts, consist of a mold base and a Formoberteil and define a mold space for the production a mold model or a mold core is used, which in the production of castings Find use. The mold cavity is thus additive by shaping cavities of the Mold upper and lower part formed and it occur the surfaces of this molding cavities directly in contact with the molding material, from which the molding model consists. To the form stability of the shaping rooms and equally theirs geometric accuracy must Thus, high demands are made to reproduce mold models of reproducible dimensional stability to be able to produce.

Praktisch werden die Formgebungshohlräume anhand der jeweils produktorientierten Gestaltung von Füllkörpern hergestellt, deren Oberflächen teilweise Innenwandungen des Formgebungshohlraumes bilden. Es ist im Hause der Anmelderin bekannt, diese Füllkörper aus Holz oder Kunststoff herzustellen, wobei ein schichtenweiser, um eine Kernseele herum orientierter Aufbau gegeben ist und wobei aus der Gesamtheit der aneinander gesetzten Schichten letztendlich der eine Ausnehmung aufweisende Füllkörper gebildet wird, welche den Formgebungshohlraum bildet. Darüberhinaus besteht die Möglichkeit den Füllkörper beispielsweise durch zerspanende Bearbeitung eines Rohlings aus beispielsweise Holz oder Kunststoff anhand eines die Struktur des Füllkörpers beschreibenden Datensatzes herzustellen. Ein derart hergestellter Füllkörper fällt jedoch nach Maßgabe seiner absoluten Größe relativ massereich aus, so dass sich seine betriebliche manuelle Handhabbarkeit mühsam gestaltet.Practically become the shaping cavities produced on the basis of the respective product-oriented design of random packings, their surfaces partially Form the inner walls of the shaping cavity. It is in the house the applicant known, these fillers Making wood or plastic, with a layer by layer to order a core soul is given around oriented construction and where the totality of the juxtaposed layers ultimately the formed a recess having filler which forms the shaping cavity. In addition, there is the possibility the filler, for example by machining a blank from, for example Wood or plastic based on a structure describing the structure of the packing Produce record. However, such a filler produced falls after proviso relative to its absolute size massive, so that its operational manual handling laborious designed.

Hinzutritt, dass eine produktspezifische Gestaltung des Füllkörpers durch zerspanende Bearbeitungsverfahren als zeitaufwändig und dementsprechend teuer anzusehen ist.Supervention, that a product-specific design of the filler by machining processes as time consuming and therefore expensive to look at.

Bei der Ausbildung des Füllkörpers aus Kunststoffen ergibt sich das Problem, dass aufgrund der hohen mechanisch-abrasiven Beanspruchung durch den Formstoff, aus dem das herzustellende Formmodell besteht, nur solche Kunststoffe, insbesondere Kunstharze infrage kommen, die diesen Beanspruchungen gewachsen sind. Die Verarbeitung dieser Kunststoffe durch Giessen ist jedoch nur nach Maßgabe relativ dünner Schichten möglich, so dass sich ein kompliziertes und insbesondere wiederum zeitaufwändiges Herstellungsverfahren ergibt.at the formation of the filler of plastics The problem arises that due to the high mechanical-abrasive Stress due to the molding material from which the molded model to be produced exists, only such plastics, in particular synthetic resins in question come, who are up to these demands. The processing of this However, plastics by casting is only in accordance with relatively thin layers possible, so that is a complicated and especially again time consuming production process results.

Aus der DE 37 35 751 A1 ist ein aus zwei Formwerkzeughalbschalen zusammengesetztes, zur Herstellung von Kernformen aus aushärtbarem Formsand bestimmtes Formwerkzeug bekannt, dessen Formwerkzeughalbschalen jeweils mit einer, einen Teil des Formgebungshohlraumes darstellenden Ausnehmung versehen sind. Zur Herstellung einer Formwerkzeughalbschale wird zunächst eine Modellplatte bestehend aus Metall, Keramik oder auch Kunststoff hergestellt, deren Oberfläche nach Maßgabe der genannten Ausnehmung und damit der herzustellenden Kernform ausgebildet ist, wobei auf die so strukturierte Oberfläche ein heteroporöses, beispielsweise keramisches Material bestehend aus einem feinporigen, eine unmittelbare Grenzfläche zu dem späteren Formsand bildender erster Schichtbereich, an den sich ein großporiger zweiter Schichtbereich anschließt, aufgetragen wird. Nach Entfernung der Modellplatte ein Sintervorgang in einem Hochtemperaturofen statt. Wesentlich für dieses bekannte Verfahren ist, dass ein Negativ der die Formgebungshohlraumhälfte darstellenden Ausnehmung vorab durch die Oberfläche einer Modellplatte nachgebildet werden muss, auf welche schichtenweise der Aufbau des Formwerkzeugs erfolgt.From the DE 37 35 751 A1 is a composite of two mold half shells, known for the production of core molds made of hardenable molding sand mold known, the mold half shells are each provided with a, a part of the shaping cavity representing recess. For producing a mold half shell, a model plate is first made consisting of metal, ceramic or plastic, whose surface is formed in accordance with said recess and thus the core shape to be produced, wherein on the thus structured surface a heteroporous, such as ceramic material consisting of a fine-pored, an immediate interface with the subsequent molding sand forming first layer region, which is followed by a large-pored second layer region, is applied. After removal of the model plate, a sintering process in a high-temperature furnace instead. Essential for this known method is that a negative of the shaping cavity half representing recess must be simulated in advance through the surface of a model plate, which is carried layer by layer, the structure of the mold.

Diese bekannten Varianten der Herstellung von Formwerkzeugen bzw. Füllkörpern sind bereits aus Kostengründen nicht als zufriedenstellend anzusehen. Auch ist in manchen Fällen die erreichbare Genauigkeit der Oberflächengestal tung im Bereich des Formgebungshohlraumes als nicht ausreichend angesehen worden.These known variants of the production of molds or packing are already for cost reasons not to be considered satisfactory. Also, in some cases, the achievable accuracy of Oberflächengestal direction in the field of Shaping cavity has been considered insufficient.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art bei hoher Maßgenauigkeit mit Hinblick auf geringere Kosten hin zu verbessern. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Verfahren durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.Of the Invention is therefore the object of a method of the initially designated type with high dimensional accuracy with a view to lower costs. This is solved Task in such a method by the characteristics of the marking part of claim 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach, dass für die Herstellung des Füllkörpers von einem Formkörper aus einem porösen metallischen Werkstoff ausgegangen wird und dass ein, ein Negativ der räumlichen Struktur der in den Formkörper einzuformenden Ausnehmung tragender Stempel vorliegt. In einem Umformvorgang wird nunmehr unter Verwendung dieses Stempels die Ausnehmung in eine Seitenfläche des Formkörpers eingeformt, ein Verfahrensschritt, der aufgrund der porösen bzw. schaumartigen Struktur des metallischen Werkstoffs des Formkörpers mit großer Präzision möglich ist. In Abkehr von dem eingangs dargelegten Stand der Technik wird der Füllkörper somit nicht durch einen Giess- oder Zerspanungsvorgang hergestellt. Die Verwendung eines Metallschaumes für den Formkörper bringt neben einer beträchtlichen Masseeinsparung auch den Vorteil einer guten Haftung der auf diesen aufzubringenden, aus einem Kunstharz bestehenden Oberflächenbeschichtung mit sich.It is essential to the invention hereinafter that the preparation of the filling body is based on a shaped body made of a porous metallic material and that there is one, a negative of the spatial structure of the punch to be shaped into the shaped body. In a forming process, the recess is now formed using this stamp in a side surface of the molding, a process step, which is possible due to the porous or foam-like structure of the metallic material of the molding with great precision. In departure from the state of the art set out above, the filling body is thus not produced by a casting or machining process. The use of a metal foam for the molding brings in addition to a considerable mass saving and the advantage of good adhesion of applied to this, consisting of a synthetic resin Oberflä coating with itself.

Das Umformverfahren findet entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 in einer Presse statt, bei welcher im einfachsten Fall der Formkörper ortsfest gehalten ist und der Stempel nach Maßgabe eines einstellbaren Hubes beweglich aufgenommen ist.The Forming process takes place according to the features of the claim 2 held in a press, in which fixed in the simplest case, the molding is held and the punch in accordance with an adjustable stroke is movably recorded.

Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 3 und 4 ist die räumliche Oberflächenstruktur, welche teilweise als Innenfläche eines Formgebungshohlraume eines Kernkastens bestimmt ist, durch einen Datensatz beschreibbar, der zur Gestaltung des genannten Negativs benutzt wird. Hierbei können grundsätzlich alle Techniken benutzt werden, die zur digitalen räumlichen Steuerung eines Werkzeugs nach Maßgabe eines definierten Oberflächenverlaufs dienen. Es kann ausgehend von einem aus Kunststoff bestehenden Werkstück durch zerspanende Oberflächenbearbeitung das Oberflächenprofil des Negativs hergestellt werden. Es kommen jedoch auch andere Werkstoffe in Betracht. Es kann ferner anhand des Datensatzes eine dreidimensional gekrümmten Schale hergestellt werden, welche anschließend mit einem geeigneten Kunststoff hintergossen wird. Die Schale ist ihrerseits ein Abbild des Negativs, so dass die Oberfläche der im Wege des Giessens hergestellten Struktur ebenfalls das genannte Negativ darstellt. Dadurch, dass das Negativ anhand eines Datensatzes definiert ist und bei der dreidimensionalen Gestaltung stets dieser Datensatz umgesetzt wird, ergibt sich eine reproduzierbare geometrische Genauigkeit bei der Herstellung des Negativs und hiervon maßgeblich beeinflusst, des Füllkörpers.According to the characteristics the claims 3 and 4 is the spatial Surface structure, which partly as an inner surface a shaping cavity of a core box is determined by a record describable to the design of said negative is used. Here you can basically all Techniques used for the digital spatial control of a tool in accordance with a defined surface course serve. It can be machined from a workpiece made of plastic by machining surface treatment the surface profile of the negative. However, there are also other materials into consideration. It can also be based on the record a three-dimensional curved shell be prepared, which subsequently with a suitable plastic is infused. The shell is itself an image of the negative, so that the surface the structure produced by casting also the said Represents negative. By doing that the negative based on a record is defined and in the three-dimensional design always this Record is implemented, results in a reproducible geometric Accuracy in the production of the negative and of this significantly affected, the filler.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 5 wird für den Formkörper ein Aluminiumschaum benutzt. Dieser Werkstoff hat sich für den vorliegenden Anwendungsfall als besonders vorteilhaft erwiesen, insbesondere auch aufgrund seiner Verformungseigenschaften.Corresponding The features of claim 5, an aluminum foam is used for the molding. This material is for the present application proved to be particularly advantageous especially because of its deformation properties.

Regelmäßig wird ein einheitlicher Füllkörper eingesetzt werden, in dessen eine Seite eine Ausnehmung eingeformt ist. Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 6 können jedoch auch mehrere, jeweils mit Ausnehmungen versehene Formkörper modulartig miteinander verbunden werden, deren Ausnehmungen sich somit zu einer einheitlichen Innenfläche eines Formgebungshohlraumes oder eines Teiles desselben komplettieren.Regularly a uniform filler used be in one side of which a recess is formed. Corresponding The features of claim 6 can but also several, each provided with recesses molding body like a module connected to each other, the recesses thus become one uniform interior surface a shaping cavity or a part of the same complete.

Regelmäßig kann der mit einer einheitlichen Ausnehmung versehene Formkörper als Füllkörper des Formoberteils oder des Formunterteils eines Kernkastens herangezogen werden. Die Formgebungsräume beider Formteile bilden zusammen den Formraum, dessen Innenflächen den Aussenflächen des in einem so ausgerüsteten Kernkastens herstellbaren Formmodells entsprechen.Regularly the molded body provided with a uniform recess as Packing of the Form shell or the lower mold part of a core box used become. The shaping rooms Both moldings together form the mold space, the inner surfaces of the Outside surfaces of the in such a way equipped Core box manufacturable form model correspond.

Man erkennt anhand der vorstehenden Ausführungen, dass mit der Erfindung ein mit geringem Aufwand umsetzbares Verfahren zur Verfügung gestellt wird, welches die Bereitstellung von Kernkästen mit verbesserten Eigenschaften beinhaltet. Infolge der Art der Herstellung der Füllkörper können diese mit einem gegenüber dem eingangs dargelegten Stand der Technik beträchtlich verminderten Zeitaufwand bei gleichzeitig verbesserter Maßhaltigkeit zur Verfügung gestellt werden. Dies ist zum Teil auf die äußerst präzise durchführbare Herstellung des genannten Negativs zurückführbar.you recognizes from the foregoing that with the invention provided a process with little effort available which is providing core boxes with improved properties includes. Due to the nature of the production of the packing, these can with one opposite considerably reduced expenditure of time at the beginning of the prior art provided with improved dimensional accuracy at the same time become. This is partly due to the extremely precise feasible manufacture of said Negative recyclable.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the accompanying Drawings are explained in more detail. Show it:

1 und 2 eine schematische Darstellung der grundlegenden aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Füllkörpers; 1 and 2 a schematic representation of the basic sequential process steps in the production of a filling body;

3 eine Darstellung eines fertigen Formunterteils eines Kernkastens mit eingesetztem Füllkörper in einem Vertikalschnitt. 3 a representation of a finished lower mold part of a core box with inserted filler in a vertical section.

Mit 1 ist in 1 ein quaderförmiger, sich im Ausgangszustand befindlicher, aus Aluminiumschaum bestehender Formkörper bezeichnet, dessen äußere Abmessungen unter Berücksichtigung eines sich anschließenden Umformvorganges mit Hinblick auf eine Verwendung als Füllkörper in dem Formunterteil eines Kernkastens gewählt sind.With 1 is in 1 a cuboid, located in the initial state, consisting of aluminum foam moldings whose outer dimensions are chosen taking into account a subsequent forming process with a view to use as filler in the lower mold part of a core box.

Mit 2 ist ein Stempel bezeichnet, dessen Unterseite 3 räumlich mit Hinblick auf die Darstellung des Negativs des auf das Formunterteil des Kernkastens entfallenden Formgebungshohlraumes 8 geformt ist.With 2 is a stamp designates its bottom 3 spatially with regard to the representation of the negative of the forming cavity on the lower mold part of the core box 8th is shaped.

Zur Herstellung des Stempels 2, insbesondere zur Gestaltung dessen Unterseite 3 bieten sich unterschiedliche Techniken an. Erfindungsgemäß kann in besonders vorteilhafter Weise von einem, die räumliche Struktur der Unterseite 3 beschreibenden Datensatz ausgegangen werden, der in einem ersten Schritt zunächst zur Herstellung einer beispielsweise aus einem Kunststoff bestehenden, gestaltlich die Unterseite 3 nachbildenden bildenden Schale benutzt wird. Diese Schale wird in einem zweiten Schritt mit einem Kunstharz hintergossen, welches nach Aushärten eine die Struktur der Unterseite 3 nachbildende Oberfläche darstellt.For the production of the stamp 2 , in particular for the design of its underside 3 Different techniques are available. According to the invention, in a particularly advantageous manner, the spatial structure of the underside 3 descriptive record can be assumed that in a first step, initially for the preparation of an example of a plastic, formally the bottom 3 replicating forming cup is used. This shell is back-poured in a second step with a synthetic resin, which after curing one, the structure of the bottom 3 represents replicating surface.

Ein mit der Unterseite 3 als räumliche Formgebungsfläche ausgerüsteter, im übrigen zeichnerisch nicht dargestellter Stempel 2 wird in einem dritten Schritt gleichermaßen wie das Formteil 1 entlang einer Achse 4 in einer Presse eingespannt, woraufhin in einem vierten Schritt der Stempel 2 in Richtung des Pfeiles 5 bewegt wird und unter plastischer Verformung des Werkstoffs des Formteils 1 die Struktur des Unterteils 3 als Positiv des Formgebungsraumes 8 abbildet.One with the bottom 3 equipped as a spatial shaping surface, otherwise not graphically represented stamp 2 becomes in a third step alike the molding 1 along an axis 4 clamped in a press, whereupon in a fourth step the stamp 2 in the direction of the arrow 5 is moved and under plastic deformation of the material of the molding 1 the structure of the lower part 3 as a positive of the shaping space 8th maps.

Der Stempel 2 wird anschließend in einem fünften Schritt in Richtung des Pfeiles 6 aus dem Formteil 1 zurückgezogen, in dessen oberseitige Oberfläche 7 nunmehr der Formgebungsraum 8 gebildet ist.The Stamp 2 is then in a fifth step in the direction of the arrow 6 from the molding 1 withdrawn, in its top surface 7 now the forming room 8th is formed.

Anschließend wird das insoweit bearbeitete Formteil 1' der Presse entnommen, wobei sich ein weiterer Zyklus zur Herstellung eines Formteils 1' anschließen kann. Dieses Formteil 1' bildet einen zur Verwendung bei Kernkästen bestimmten FüllkörperSubsequently, the extent processed machined part 1' taken from the press, which is another cycle for producing a molded part 1' can connect. This molding 1' forms a filler intended for use in core boxes

Die Oberflächen des Formteils 1' werden in einem weiteren Schritt mit einer Beschichtung 9 überzogen. In jedem Fall muss diese Beschichtung 9, die im Bereich des Formgebungsraumes 8 bei der Herstellung eines Formmodells unmittelbar mit dem äußerst abrasiv wirkenden Formstoff, regelmäßig einem Gemisch aus Formsand und einem Bindemittel in Berührung tritt, sehr widerstandsfähig gegenüber dieser Beanspruchung sein und es hat sich für diese Anwendung eine Beschichtung auf Polyurethanbasis als geeignet erwiesen. Aufgrund der porösen Struktur des durch das Formteil 1' gebildeten Füllkörpers ergibt sich neben einer vergleichsweise geringen Masse der weitere Vorteil einer zuverlässigen und belastbaren Bindung zwischen dem Füllkörper und der Beschichtung 9.The surfaces of the molding 1' be in a further step with a coating 9 overdrawn. In any case, this coating needs 9 in the area of the forming room 8th in the production of a mold model directly with the extremely abrasive molding material, regularly a mixture of molding sand and a binder in contact, be very resistant to this stress and it has been found suitable for this application, a polyurethane-based coating. Due to the porous structure of the through the molding 1' formed packing results in addition to a comparatively low mass, the further advantage of a reliable and strong bond between the filler and the coating 9 ,

Die Zeichnungsfigur 3 zeigt somit das Formunterteil eines Kernkastens. Das zugehörige Formoberteil kann unter Anwendung gleicher Techniken hergestellt werden, so dass insoweit auf eine weitere Beschreibung verzichtet werden kann. Die Formgebungsräume 8 von Formober- und unterteil komplettieren sich jedenfalls zu dem vollständigen Formraum des in diesem herzustellenden Formmodells.The drawing figure 3 thus shows the lower mold part of a core box. The associated upper mold part can be produced using the same techniques, so that can be dispensed with a further description in this respect. The shaping rooms 8th form upper and lower part complete in any case to the complete cavity of the mold model to be produced in this.

Claims

Process for the preparation of a filling body intended for use in core boxes, the surface of which is partly in the form of the inner surface of a shaping cavity ( 8th ) of the core box, characterized in that a molded body consisting of a porous metallic material ( 1 ) and a, on its, the molding ( 1 ) facing side of a negative of the shaping cavity ( 8th ) representing stamp ( 2 ) are inserted into a press and along an axis ( 4 ) are aligned relative to each other, that with the stamp ( 2 ) under local plastic deformation of the shaped body ( 1 ) in this one, the shaping cavity ( 8th ) is formed at least partially representing recess, and that provided with the recess molding ( 1' ) is removed from the press and fed to a use as a filler.

Method according to claim 1, characterized in that that starting from one, the spatial surface structure of said negative descriptive record of this negative produced by machining a workpiece.

Method according to claim 1, characterized in that that starting from one, the spatial surface structure of said negative descriptive record of this negative by pouring is designed.

Method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that for the production of the filling body consisting of aluminum foam molding ( 1 ) is used.

Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that several, each provided with a recess shaped body ( 1' ) to form a, a uniform inner surface of a shaping cavity ( 8th ) having filler are connected to each other.

Method according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the at least one, provided with a recess molding ( 1' ) is used as a filler in the production of the upper mold or the lower mold part of a core box.