DE102015201949A1 - Casting core, method for producing and using the casting core, method for producing a component and a component produced by the method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Gießkern (1) zur Anwendung in einem Gussverfahren. Der Gießkern (1) umfasst einen Holzkern (2) sowie eine den Holzkern (2) mindestens abschnittsweise umgebende Schlichte (3).The invention relates to a casting core (1) for use in a casting process. The casting core (1) comprises a wood core (2) and a sizing (3) surrounding the wood core (2) at least in sections.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gießkern zur Verwendung in einem Gussverfahren, seine Herstellung sowie seine Verwendung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils unter Verwendung des Gießkerns und ein nach dem Verfahren hergestelltes Bauteil.The present invention relates to a casting core for use in a casting process, its production and its use. Moreover, the present invention relates to a method for producing a component using the casting core and a component produced by the method.
Zur Herstellung von Bauteilen mit einem Hohlraum oder dünnen Wandungen werden im Stand der Technik Gießkerne bzw. so genannte verlorene Kerne aus unterschiedlichen Materialien verwendet, die während der Bauteilherstellung als Platzhalter dienen. So beschreibt
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen leichtgewichtigen Gießkern von hoher Qualität und Stabilität bereitzustellen, der sich ferner durch geringe Material- und Herstellkosten auszeichnet sowie eine Verwendung für den Gießkern anzugeben. Darüber hinaus ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gießkerns anzugeben, das einfach, ohne hohen technischen Aufwand umsetzbar ist. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit, trotz optionaler, komplexer Bauteilgeometrie, hoher Oberflächengüte anzugeben sowie ein hoch qualitatives Bauteil bereitzustellen.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide a lightweight casting core of high quality and stability, which is further characterized by low material and manufacturing costs and to specify a use for the casting core. Moreover, it is an object of the present invention to provide a method for producing such a casting core, which is easy to implement without high technical complexity. It is another object of the present invention to provide a method for producing a component with, despite optional, complex component geometry, high surface quality and to provide a high-quality component.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen mehrschichtigen Gießkern gelöst. Der erfindungsgemäße Gießkern umfasst einen Holzkern sowie eine den Holzkern mindestens abschnittsweise umgebende Schlichte. Holzkerne haben gegenüber anderen Materialien für Gießkerne den Vorteil, dass sie ein geringes Eigengewicht aufweisen, das selbst beim Verbleib im herzustellenden Bauteil dessen Gewicht nur unwesentlich erhöht. Nachteilig an Holzkernen sind jedoch ihre Offenporigkeit, ihre unregelmäßige Oberflächenbeschaffenheit sowie ihre eingeschränkte Temperaturstabilität. Diese Nachteile werden durch das Aufbringen einer Schlichte überkommen. Als Schlichte ist jegliches Material geeignet, das die Oberfläche des Holzkerns gleichmäßig benetzt und die Poren auffüllt oder zumindest abdeckt, so dass die Oberfläche des Gießkerns ebenmäßig ist. Die Schlichte weist zudem eine hohe Temperaturbeständigkeit auf und dient dem Gießkern daher als Wärmeisolierung. So kann einer Verkohlung bzw. Oberflächenveränderung des Gießkerns während der Herstellung des Bauteils unter Anwendung von hohen Temperaturen verhindert werden. Der erfindungsgemäße Gießkern zeichnet sich daher durch eine hohe Oberflächengüte, eine gute Stabilität bei geringem Eigengewicht und aufgrund der geringen Materialkosten für Holz durch eine optimierte Kostenstruktur aus. Der Gießkern eignet sich insbesondere zur Anwendung in einem Spritzguss- oder Druckgussverfahren. Insbesondere bei Einsatz in einem Druckgussverfahren kommen die aufgrund der hohen thermischen Stabilität des erfindungsgemäßen Gießkerns bereitgestellten guten mechanischen und physikalischen Eigenschaften besonders vorteilhaft zur Geltung.The object is achieved by a multi-layer casting core. The casting core according to the invention comprises a wood core and a sizing surrounding the wood core at least in sections. Wood cores have the advantage over other casting core materials that they have a low dead weight, which increases their weight only insignificantly even when they remain in the component to be produced. A disadvantage of wood cores, however, is their open porosity, their irregular surface texture and their limited temperature stability. These disadvantages are overcome by the application of a size. As sizing, any material is suitable which evenly wets the surface of the wood core and fills or at least covers the pores, so that the surface of the casting core is even. The sizing also has a high temperature resistance and therefore serves the casting core as a thermal insulation. Thus, charring or surface modification of the casting core during manufacture of the component using high temperatures can be prevented. The casting core according to the invention is therefore characterized by a high surface quality, a good stability with low weight and due to the low cost of materials for wood through an optimized cost structure. The casting core is particularly suitable for use in an injection molding or die casting process. In particular, when used in a die-casting process, the good mechanical and physical properties provided due to the high thermal stability of the casting core according to the invention are particularly advantageous.
Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.The dependent claims contain advantageous developments and refinements of the invention.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umgibt die Schlichte den Holzkern vollständig. Hierdurch können nicht nur die vorstehend beschriebenen Eigenschaften optimiert, sondern zudem auch ein Anhaften des Gießkerns im Formwerkzeug vermieden werden.According to an advantageous development, the sizing completely surrounds the wood core. In this way, not only the properties described above can be optimized, but also an adhesion of the casting core can be avoided in the mold.
Weiter vorteilhaft weist die Schlichte eine durchschnittliche Schichtdicke von 1 bis 5 mm, vorzugsweise von 2 bis 3,5 mm auf. So werden die Poren des Holzkerns besonders gut versiegelt und der Holzkern erhält zudem eine sehr gut thermisch isolierende Oberflächenschicht.Further advantageously, the size has an average layer thickness of 1 to 5 mm, preferably 2 to 3.5 mm. Thus, the pores of the wood core are sealed particularly well and the wood core also receives a very good thermal insulating surface layer.
Aus Gründen der guten Verarbeitung sowie der Feinkörnigkeit, die vorteilhaft für eine Schichtbildung mit hoher Oberflächengüte ist, ist die Schlichte eine keramische Schlichte.For reasons of good workmanship and the fine graininess, which is advantageous for a film formation with high surface quality, the size is a ceramic size.
Die Stabilität, und insbesondere die Härte des Holzkerns kann dadurch verbessert werden, dass der Holzkern mit Silizium infiltriert ist. Dies erleichtert auch die Bearbeitung des Holzkerns, insbesondere bei der Herstellung eines Gießkerns mit komplexer Geometrie. Das Infiltrieren mit Silizium kann beispielsweise durch Tauchinfiltration, Sprühinfiltration und insbesondere mittels Vakuuminfiltration ausgeführt werden.The stability, and in particular the hardness, of the wood core can be improved by infiltrating the wood core with silicon. This also facilitates the machining of the wood core, especially in the production of a casting core with complex geometry. The infiltration with silicon can be carried out for example by immersion infiltration, spray infiltration and in particular by means of vacuum infiltration.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch die Verwendung eines wie vorstehend beschrieben Gießkerns als verlorener Kern beschrieben. Der Gießkern wird vorzugsweise zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils, verwendet, wobei vorteilhafterweise ein Gussverfahren, insbesondere ein Druckgussverfahren, zur Anwendung kommt.Also according to the invention the use of a casting core as described above as a lost core is described. The casting core is preferably used for producing a component, in particular a motor vehicle component, wherein advantageously a casting method, in particular a die-casting method, is used.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines wie vorstehend beschriebenen Gießkerns offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte i) Bilden des Holzkerns als Negativform eines herzustellenden Bauteils, ii) mindestens abschnittsweises Aufbringen, insbesondere vollständiges Beschichten des Holzkerns mit einer Schlichte und iii) Aushärten der Schlichte. Das Verfahren ist einfach, ohne hohen technischen Aufwand umsetzbar und ermöglicht die Herstellung eines leichtbauenden Gießkerns mit hoher Oberflächengüte, guter thermischer Stabilität und guter Bearbeitbarkeit. Aufgrund des preisgünstigen Materials Holz sowie der einfachen Applikation von lediglich geringen Mengen an Schlichte für das mindestens abschnittsweise Beschichten des Holzkerns, ist das Verfahren zudem kostengünstig. Also disclosed in accordance with the invention is a method of making a foundry core as described above. The method comprises the steps of i) forming the wood core as a negative mold of a component to be produced, ii) applying at least in sections, in particular completely coating the wood core with a size and iii) curing the size. The process is simple, can be implemented without high technical complexity and allows the production of a lightweight core with high surface quality, good thermal stability and good machinability. Due to the low-cost material wood and the simple application of only small amounts of sizing for the at least partially coating the wood core, the method is also inexpensive.
Zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit des Holzkerns durch Erhöhung seiner Härte, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Schritt des Infiltrierens des Holzkerns mit Silizium vor dem Aufbringen der Schlichte vorgesehen.To improve the machinability of the wood core by increasing its hardness, a step of infiltrating the wood core with silicon prior to the application of the size is provided according to an advantageous embodiment of the method according to the invention.
Weiter erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils beschrieben. Das Bauteil ist dabei insbesondere als Kraftfahrzeugbauteil ausgebildet. Das Verfahren ist insbesondere durch die Verwendung des vorstehend erfindungsgemäß beschriebenen Gießkerns charakterisiert und umfasst die Schritte i) Einlegen des Gießkerns in ein Formwerkzeug, ii) Schließen des Formwerkzeugs, iii) Einleiten eines fließfähigen Werkstoffes in das Formwerkzeug, iv) Aushärten des Werkstoffes und schließlich ein Entformen des Bauteils aus dem Formwerkzeug. Das Verfahren ermöglicht die einfache Herstellung von Bauteilen selbst mit komplexer Geometrie, wobei durch den mit Schlichte versehenen Gießkern dem Bauteil eine hohe Oberflächengüte vermittelt wird. Aufgrund des geringen Eigengewichts kann ein Auslösen des Gießkerns aus dem Bauteil nach Fertigstellung entfallen, was zudem Kosten für das Herstellungsverfahren sowie einen weiteren Verfahrensschritt einspart.Further according to the invention, a method for producing a component is described. The component is designed in particular as a motor vehicle component. The method is characterized in particular by the use of the casting core described above according to the invention and comprises the steps i) inserting the casting core into a mold, ii) closing the mold, iii) introducing a flowable material into the mold, iv) curing the material and finally a Removal of the component from the mold. The method enables the simple production of components even with complex geometry, whereby the component is given a high surface quality by the casting core provided with size. Due to the low dead weight triggering of the casting core from the component can be omitted after completion, which also saves costs for the manufacturing process and a further process step.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Einleiten des fließfähigen Werkstoffes unter Druck und wird damit als Druckgussverfahren ausgeführt, was insbesondere zur Herstellung von metallischen Bauteilen Anwendung findet.According to an advantageous development, the introduction of the flowable material is carried out under pressure and is thus carried out as a die-casting process, which finds particular application for the production of metallic components.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein Bauteil beschrieben, das insbesondere als Kraftfahrzeugbauteil ausgebildet ist und weiter vorteilhaft ein Aluminiumdruckgussbauteil ist. Das Bauteil wird nach vorstehend beschriebenem Verfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Gießkerns hergestellt, der auch nach Fertigstellung des Bauteils in demselben verbleibt. Das Gewicht des Bauteils wird dadurch nur unwesentlich erhöht. Aufgrund der geringen Materialkosten und die einfache Herstellung des Gießkerns zeichnet sich auch das erfindungsgemäße Bauteil durch eine gute Kostenstruktur aus. Die Oberflächenqualität des Bauteils ist darüber hinaus selbst bei komplexer geometrischer Gestaltung durch die hohe Oberflächengüte des Gießkerns sehr gut.Also according to the invention, a component is described, which is designed in particular as a motor vehicle component and further advantageously is an aluminum die cast component. The component is produced according to the method described above using the casting core according to the invention, which remains even after completion of the component in the same. The weight of the component is thereby increased only slightly. Due to the low material costs and the simple production of the casting core, the component according to the invention is characterized by a good cost structure. In addition, the surface quality of the component is very good even with complex geometric design due to the high surface quality of the casting core.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:
Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. In den Figuren sind nur die hier interessierenden Aspekte des erfindungsgemäßen Gießkerns sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, alle übrigen Aspekte sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen.The present invention will be explained in detail with reference to exemplary embodiments. In the figures, only the aspects of the casting core according to the invention which are of interest here and of the method according to the invention are shown; all other aspects have been omitted for the sake of clarity.
Im Detail zeigt
Eine durchschnittliche Schichtdicke D der Schlichte
Vorteilhaft ist die Schlichte
Ferner vorteilhaft ist der Holzkern
Der Gießkern
Zunächst wird der Gießkern
In einem weiteren Verfahrensschritt B wird der fließfähige Werkstoff
Das Bauteil
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gießkerncasting core
- 22
- Holzkernwood core
- 33
- Schlichteplain
- 44
- obere Werkzeughälfteupper mold half
- 55
- untere Werkzeughälftelower mold half
- 66
- Kavitätcavity
- 77
- Werkstoffmaterial
- 88th
- Bereich dünner WandstärkeArea of thin wall thickness
- 1010
- Bauteilcomponent
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Cited By (1)
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| DE102008002376A1 (en) | 2008-02-22 | 2009-08-27 | Bühler Druckguss AG | Disposable core such as salt core or sand core for die casting molds, comprises a core material, in which a reinforcing element is embedded |
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2015
- 2015-02-04 DE DE102015201949.7A patent/DE102015201949A1/en active Pending
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