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Die Erfindung betrifft eine Gießform zur
Herstellung eines Gußteils
unter Verwendung von Formgrundstoff mit einem eine erste Formkörperhälfte und eine
zweite Formkörperhälfte aufweisenden
Formkörper
aus einem hochtemperaturbeständigen
Material und einer auf den Formkörper
zumindest bereichsweise aufgebrachten inneren Schicht aus Formgrundstoff
zur Bildung des Gießhohlraums.
Des weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen
Gießform.
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Gußstücke, die häufig eine komplizierte Form
haben, werden in der Regel in sogenannten "verlorenen" Formen oder in Dauerformen hergestellt.
Beim Gießen
in verlorenen Formen, die in der Regel aus einem mineralischen feuerfesten,
körnigen
Grundstoff wie z. B. Quarzsand oder Chromerzsand sowie einem Bindemittel
und oft auch noch aus weiteren Zusätzen zur Verbesserung der Formgrundstoffeigenschaften
bestehen, wird die Form nach dem Gießen durch den Auspackvorgang
zerstört.
Im Zusammenhang mit dem Gießen
in verlorenen Formen wird zunächst
ein Modell des Gußstückes aus Metall,
Holz, Gips oder Kunststoff hergestellt. Das Modell bildet die Außenkontur
des Grundstückes
ab. Das Modell ist grundsätzlich
wiederverwendbar. Zur Herstellung der Gießform wird der obere und untere Teil
des Modells in einem Formkasten, nämlich einem Oberkasten und
einem Unterkasten, positioniert und mit dem Formgrundstoff umgeben.
Nach Verdichtung und Aushärtung
des Formgrundstoffes werden die Modellteile aus der Sandform gezogen.
Anschließend
werden der Ober- und Unterkasten übereinander gesetzt. Die Negativform
ist damit fertig gestellt.
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Insbesondere bei hochschmelzenden
Legierungen auf Fe-Basis wird das Gießen mit verlorenen Formen eingesetzt.
Nachteil beim Gießen
mit verlorenen Formen ist, daß nach
jedem Gießvorgang
nicht nur eine neue Gießform
hergestellt werden muß, sondern
daß die
Wiederaufbereitung bzw. Entsorgung des Formgrundstoffes nach dem
Gießen
mit einem hohen anlagentechnischen und finanziellen Aufwand verbunden
ist. Von Bedeutung ist in diesem Zusammenhang insbesondere, daß die Formkästen zur Herstellung
der Formen üblicherweise
ein Standardformat haben, so daß gerade
bei kleinen Gußteilen eine
verhältnismäßig große Menge
an Formgrundstoff benötigt
wird, um die Form herstellen zu können.
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Ein weiterer Nachteil beim Gießen mit
verlorenen Formen besteht darin, daß Kühlsegmente nicht exakt positioniert
werden können.
Kühlsegmente
werden in einer verlorenen Form üblicherweise zum
Aufbau eines Temperaturgradienten und zur Einstellung einer gelenkten
Erstarrung eingesetzt. Hierdurch soll beginnend von der "Endzone" eines Gußteils der
Speisungsfluß zur "Speiserzone" erleichtert werden.
Kühlsegmente
werden lose am Modell im jeweiligen Kasten angelegt und durch den
sie umgebenden Formgrundstoff fixiert. Während der Verdichtung des Formgrundstoffes
kann dabei die exakte Positionierung des Kühlsegments verlorengehen. Die
exakte Positionierung von Kühlsegmenten ist
aber gerade beim Gießen
von dünnwandigen Gießteilen
von erheblicher Bedeutung.
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Beim Gießen in Dauerformen lassen sich tausende
bis hunderttausende Abgüsse
mit derselben Formeinrichtung erzielen. Dauerformen haben eine hervorragende
Bedeutung für
die vergleichsweise niedrigschmelzenden Nichteisenmetall-Gußwerkstoffe
erlangt, da die thermische Beanspruchung, die den Dauerformen Grenzen
setzt, aufgrund relativ niedriger Gießtemperaturen für NE-Metalle
akzeptabel ist. Gußeisenwerkstoffe
und Stahl können
zwar grundsätzlich
auch in Dauerformen abgegossen werden, jedoch ist der damit verbundene
Kostenaufwand zur Fertigung und Wartung bedingt durch die verwendeten
Formwerkstoffe (z. B. Graphit, Sintermetalle, keramische Materialien)
sehr hoch. Zum Gießen
von Gußeisenwerkstoffen
und Stahl geeignete Dauerformen sind daher sehr teuer und aufgrund
der hohen thermischen Belastung sich zum Teil ergebender Risse oder
aufgrund lokalen Aufschmelzens der Form sehr verschleißanfällig.
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Aus der
DE 32 10 588 A1 ist eine
Gießform der
gattungsbildenden Art zur Her-stellung
von metallischen Gußteilen
bekannt, bei der sich zwischen der Innenfläche der Gießform und dem Modell des Gußteils ein
Formstoffraum befindet. Dabei bestehen die beiden Formkörperhälften der
Gießform
aus einzelnen, gleichartigen, aber unterschiedlich bemessenen, wiederverwendbaren
Modulen. Bevorzugt weisen die Module einen quadratischen oder rechteckigen
Querschnitt und unterschiedliche Längen auf. Die aus den Modulen
hergestellten Formkörperhälften sind
so beschaffen, daß die
Oberflächenstruktur in
etwa der Negativform des Gußteils
folgt, so daß das
Volumen des Formstoffraums so gering wie möglich ist. Die einzelnen Module
können
sich in einem Formrahmen befinden oder auch miteinander verklammert
oder verspannt werden, beispielsweise mit einer umlaufenden Bandage.
Aufgrund des hohen Drucks beim Einschießen des Formgrundstoffs kommt
es zu einem Verkeilen der einzelnen Module der Formkörperhälfte. Nach
dem Aushärten
des Formgrundstoffs wird die Formkörperhälfte aus dem Formrahmen entfernt.
In diesem Zustand werden die Module nur noch durch den Formgrundstoff
und die Bandage zusammengehalten, so daß sich eine Formkörperhälfte ergibt,
die sich ohne weiteres wenden und auf eine andere Formkörperhälfte setzen läßt.
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Nachteilig ist es in diesem Zusammenhang jedoch,
daß die
Gießform
beim Auspacken des Gußstücks zerstört wird
und in ihre Bestandteile zerfällt, so
daß für jedes
zu gießende
Gußstück eine
neue Gießform
hergestellt werden muß.
Das bedeutet, daß die
Herstellung der Gießform
sehr arbeits- und zeitaufwendig ist.
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Aus der
DE 33 23 697 C1 ist eine
Gießform aus
einem chemisch gebundenen Formgrundstoff bekannt, der durch den
Abguß eines
Gußteils
teilweise rieselfähig
wird. Der rieselfähige
Formgrundstoff wird nach dem Abguß entfernt. Der restliche Teil
des Formgrundstoffs bleibt zur Wiederherstellung der Gießform für den nächsten Abguß erhalten.
Nachteilig an dieser Gießform
ist es, daß beim
Gießen
von dünnwandigen
Gußteilen
aufgrund der geringen abzuführenden
Wärmemenge
nur ein geringer Teil des Formgrundstoffs rieselfähig wird.
Deshalb ist es beim Wiederherstellen der Gießform schwierig, die beim Gießen von
dünnwandigen
Gußteilen
erforderlichen Fertigungstoleranzen einzuhalten.
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Aus der
DE 38 06 987 C2 geht ein
Verfahren zur Herstellung von Gußteilen nach dem Wachsausschmelzverfahren
durch mehrmaliges Eintauchen eines Wachsmodells in einen Schlicker
aus feuerfestem Material, Besanden, Trocknen, Entwachsen und Brennen
hervor. Nachteilig bei dieser Gießform ist der hohe Aufwand
zur Herstellung und zur Handhabung einer solchen Gießform.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es daher, eine Gießform
zur Verfügung
zu stellen, wodurch ein einfaches und kostengünstiges Gießen von Gußeisenwerkstoffen und Stahl
möglich
ist.
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Die vorgenannte Aufgabe ist bei der
Gießform
der eingangsgenannten Art erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß ein äußerer erster
als Grundplatte ausgebildeter Formträger und ein äußerer zweiter
als Grundplatte ausgebildeter Formträger vorgesehen sind, daß der Formkörper zwischen
den Formträgern
angeordnet ist und daß an
einem der Formträger
wenigstens eine Öffnung
als Anschnitt zum Füllen
der Gießform
mit Schmelze vorgesehen ist.
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Obwohl es sich bei der erfindungsgemäßen Gießform vom
Typ her auch um eine verlorene Form handelt, ergeben sich gegenüber dem
Stand der Technik wesentliche Vorteile. Bedingt durch den zwischen
den Formträgern
angeordneten Formkörper, der
bereits die Negativform bzw. den Gießhohlraum zumindest im wesentlichen
vorgibt, ist lediglich eine geringere Menge an Formgrundstoff zur
Herstellung der eigentlichen Negativform erforderlich. Daher fällt im Gegensatz
zum Stand der Technik auch nur eine geringere Menge an Formgrundstoff
bei jedem Gießvorgang
an. Dies ist vor allem bei dünnwandigen Gußteilen
mit einer Wandstärke
zwischen 1 und 10 mm von Bedeutung. Beim Gießen derartiger dünnwandiger
Gußteile
fällt nämlich auch
nur eine geringere Wärmemenge
an, die vom Formgrundstoff während
der Erstarrung aufgenommen werden muß. Der Binder des Formgrundstoffes
verbrennt daher nur in einer Tiefe von wenigen Zentimetern. Bei
der Erfindung wird nun genau dieser Umstand ausgenutzt und dementsprechend
die Schichtdicke des aufgebrachten Formgrundstoffes in Abhängigkeit
der Wandstärke
des zu gießenden
Gußteils
und/oder in Abhängigkeit
des Erstarrungsverhaltens oder Temperatur der in die Gießform eingebrachten
Schmelze gewählt. Hierdurch
ist letztlich im optimalen Fall auch nur die Menge an Formgrundstoff
nötig,
die aus technischen Gründen
beim Gießen
erforderlich ist. Demgegenüber
ist es beim Stand der Technik so, daß gerade bei kleinen oder dünnwandigen
Gußteilen
erhebliche Mengen an Formgrundstoff, der nach dem Gießen an sich
noch gebrauchsfähig
wäre, der
Wiederaufbereitung zugeführt
werden. Dies ist nicht nur mit erhöhten und an sich nicht erforderlichen
Kosten für
den Formgrundstoff verbunden, sondern auch mit einem hohen anlagentechnischen
Aufwand zur Wiederaufbereitung. Auch fallen höhere Energiekosten an. Darüber hinaus
ist auch die Auslegung der Sandaufbereitung der Gießerei aufgrund
der großen
anfallenden Sandmengen aufwendiger. Schließlich entstehen beim Stand
der Technik große
Mengen an Stäuben, was
nicht nur eine Umweltbelastung nach sich ziehen kann, sondern auch
erhöhte
Kosten für
die Deponierung.
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Die Verwendung des erfindungsgemäßen Formkörper bietet
aber noch weitere Vorteile. Da der Formkörper, der die Negativgrundform
vorgibt, bereits ein Großteil
des Volumens zwischen den Formträgern
ausmacht und folglich nur geringe Sandmengen zur Herstellung einer
Gießform
erforderlich sind, können
erheblich geringere Taktzeiten zur Herstellung der Gießform erzielt
werden. Des weiteren ist es bei der erfindungsgemäßen Gießform ohne
weiteres möglich,
Kühlsegmente
am Formträger
oder am Formkörper
zu befestigen, so daß sich
eine exakte Positionierung ergibt, was, wie eingangs ausgeführt, gerade
zur Fertigung von dünnwandigen
Formgußteilen
wesentlich ist. Im übrigen
ist es auch ohne weiteres möglich,
daß der
Formkörper – bei entsprechender
Materialwahl – zumindest
bereichsweise selbst die Funktion eines Kühlsegmentes übernimmt, nämlich in
Bereichen, die nicht oder nur mit einer geringen Schicht an Formgrundstoff
beschichtet sind.
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Geringe Taktzeichen lassen sich dabei
insbesondere dadurch realisieren, daß das Aufbringen der Formgrundstoffschicht
auf den Formkörper
bzw. die einzelnen Formkörperhälften luftstromunterstützt erfolgt.
Hierdurch kann auch ohne weiteres die Stärke der Sandschicht entsprechend
den Erfordernissen einer gelenkten Erstarrung eingestellt werden.
Nach dem Aufbringen der Schicht werden die Formkörperhälften dann aufeinander aufgesetzt,
so daß die Gießform geschlossen
ist.
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Im übrigen ist festgestellt worden,
daß bei Verwendung
von metallischen und/oder keramischen Formträgern und einem metallischen
Formkörper sich
eine erhebliche Stabilisierung der Form ergibt, was gerade für die Fertigung
dünnwandiger
Gußteile von
Bedeutung ist, wo enge Fertigungstoleranzen eingehalten werden müssen.
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Von besonderem Vorteil im Zusammenhang mit
der vorliegenden Erfindung ist es, den Formkörper modular aufzubauen, so
daß sich
dieser aus einer Mehrzahl von Formkörpersegmenten zusammensetzt.
Durch diesen modularen Aufbau ist es in einfacher Weise möglich, einzelne
Module zu ergänzen
und damit die Negativgrundform für
den Gießhohlraum
vorzugeben. Die endgültige
Negativform wird dann durch den Formgrundstoff, soweit dieser auf
dem Formkörper
aufgebracht ist, gebildet.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt
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l eine
Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform,
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2 eine
weitere Querschnittsansicht der Gießform aus 1,
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3 eine
Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform,
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4 eine
weitere Querschnittsansicht der Gießform aus 3,
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5 eine
Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform,
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6 eine
weitere Querschnittsansicht der Gießform aus 5,
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7 eine
Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform,
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8 eine
weitere Querschnittsansicht der Gießform aus 7,
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9 eine
Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Gießform,
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10 eine
weitere Querschnittsansicht der Gießform aus 9,
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11 eine
Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform und
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12 eine
Querschnittsansicht einer siebten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform.
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In den einzelnen Figuren ist jeweils
eine Gießform 1 zur
Herstellung eines Gußteils 2 unter Verwendung
von Formgrundstoff 3 dargestellt. Bei dem Formgrundstoff
handelt es sich in an sich bekannter Weise um mineralisches, feuerfestes,
körniges
Material, wie Sand, mit Bindemittel und gegebenenfalls weiteren
Zusätzen.
Durch die Verwendung von Formgrundstoff handelt es sich bei der
Gießform 1
dem Grunde nach um eine Form des Typs "verlorene Form".
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Die Gießform 1 weist einen äußeren ersten Formträger 4 und
einen äußeren zweiten
Formträger 5 auf.
Bei den Formträgern 4 und 5 handelt
es sich um die obere und untere Begrenzung der Gießform 1 bei
horizontaler Anordnung. Es versteht sich, daß die Gießform selbstverständlich auch
schräg
oder aber vertikal angeordnet werden kann. Bei vertikaler Anordnung
der Gießform 1 befinden
sich die Formträger 4, 5 ebenfalls
außen,
sind dann aber rechts und links angeordnet. Die nachfolgenden Ausführungen
beziehen sich in gleicher Weise auf die Rechts-Links-Anordnung der
Formträger,
wenngleich lediglich die Oben-Unter-Anordnung der Formträger dargestellt und beschrieben
ist. Gleiches gilt im übrigen
für die nachfolgend
nach näher
beschriebenen Formkörperhälften 13, 14.
Zwischen den Formträgern 4, 5 befindet
sich ein Formkörper 6,
der üblicherweise
aus Metall besteht, aber zumindest bereichsweise auch aus Keramik
bestehen kann. Der Formkörper 6 liegt
mit seinen Außenseiten 7, 8 an
den Innenflächen 9, 10 der
Formträger 4, 5 an.
Die Innenfläche 11 des
Formkörpers 6 ist
profiliert und entspricht zumindest im wesentlichen der Außenkontur
des Gußteils 2.
Die Innenfläche 11 des
Formkörpers 6 bildet
damit eine Negativ-Vorform oder eine äußere Vorform. Auf die Innenfläche 11 des
Formkörpers 6 ist
zumindest teilweise eine Schicht 12 des Formgrundstoffs 3 zur
Bildung des im einzelnen nicht bezeichneten Gießhohlraums aufgebracht. Die
Schichtdicke variiert von 0 mm bis maximal 100 mm und kann jeden
dazwischenliegenden Wert aufweisen, ohne daß eine Aufzählung im einzelnen erforderlich
wäre.
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Obwohl in den einzelnen Figuren die
gesamte Innenfläche
des Formkörpers 6 mit
Formgrundstoff 3 beschichtet ist, darf darauf hingewiesen
werden, daß aus
gießtechnischen
Gründen
es grundsätzlich auch
möglich
ist, einzelne Flächenbereiche
nicht zu beschichten. Hierauf wird nachfolgend noch näher eingegangen.
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Im übrigen ist es bei den dargestellten
Ausführungsformen
so, daß die
Schicht 12 aus Formgrundstoff 3 zum Teil auch
unmittelbar auf die Innenfläche 10 des
unteren Formträgers 5 aufgebracht
ist. Dies ist selbstverständlich
bei bestimmten Gußteilen 2 auch
im Bereich des oberen Formträgers 4 möglich, wenngleich
dies vorliegend nicht dargestellt ist.
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Wie sich aus den einzelnen Figuren
ergibt, weist der Formkörper 6 eine
erste Formkörperhälfte 13 und
eine zweite Formkörperhälfte 14 auf.
Die obere Formkörperhälfte 13 ist
dabei am oberen Formträger 4 befestigt,
während
die untere Formkörperhälfte 14 am
unteren Formträger 5 befestigt
ist. Im geschlossenen Zustand der Gießform 1 liegen die Formkörperhälften 13, 14 jedenfalls
in ihrem äußeren Randbereich 15 aufeinander
auf, so daß die
Gießform 1 in
diesem Bereich geschlossen ist.
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Vor allem aus den 11 und 12 ergibt
sich, daß der
Formkörper 6 eine
Mehrzahl von insbesondere modular aufgebauten Formträgersegmenten 16 aufweist.
Durch den modularen Aufbau ist es möglich, bedarfsweise einzelne
Formkörpersegmente 16 zu
ergänzen
oder zu entfernen, um eine Variation der Dicke der Schicht 12 zu
erzielen, um den Erfordernissen einer gelenkten Erstarrung gerecht
zu werden. Modular bedeutet vorliegend jedenfalls auch, daß die Formkörpersegmente 16 baukastenartig
aufgebaut sind, also die Längen,
Breiten und/oder Höhen
der einzelnen Formkörpersegmente 16 aufeinander
in ihren Abmaßen
abgestimmt sind, was bedeutet, daß ein bestimmtes Grundmaß n vorgesehen
ist und alle Ausmaße
ein ganzzahliges Vielfaches vom Grundmaß n sind. Die einzelnen Formkörperelemente 16 sind
jeweils mit dem jeweiligen Formträger 4, 5 fest verbunden.
Ist es zur Realisierung einer bestimmten Negativform bzw. Negativvorform
erforderlich, Formkörperelemente 16 aufeinander
anzuordnen, versteht es sich, daß in diesem Falle die betreffenden Formkörperelemente 16 aufeinander
befestigt, insbesondere verschraubt sind. Im übrigen können an den Außenseiten 7, 8 der
Formkörpersegmente 16 sowie
an den Innenflächen 9, 10 der
Formträger 4, 5 entsprechende
Führungselemente,
wie Zapfen und Nuten vorgesehen sein, um eine exakte Positionierung
der einzelnen Formkörpersegmente 16 bzw.
der Formkörperhälften 13, 14 an
den Formträgern 4, 5 zu gewährleisten.
Aufgrund des modularen Aufbaus des Formkörpers 6 ist es ohne
weiteres möglich,
entsprechende stets passende Führungs-
oder Positionierelemente an den betreffenden Bauteilen vorzusehen.
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In den einzelnen Ausführungsbeispielen
sind die Formkörpersegmente 16 als
massive Blöcke
ausgeführt.
Die massive Ausführung
führt zu
einem vergleichsweise hohen Gewicht sowohl des Oberkastens 17,
der sich aus dem oberen Formträger 4,
der oberen Formkörperhälfte 13 und
der aufgebrachten Schicht 3 zusammensetzt, als auch des
Unterkastens 18, der den unteren Formträger 5, die untere Formkörperhälfte 14 und
die darauf aufgebrachte Schicht 12 aufweist. Für bestimmte
Anwendungsfälle ist
ein vergleichsweise hohes Gewicht jedenfalls des Oberkastens von
Vorteil. In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Gießform 1
beim Niederdruckgießen
eingesetzt. Das Befüllen
der Gießform 1 erfolgt
von unten her, nämlich über eine üblicherweise
als Anschnitt bezeichnete Öffnung 19 in
dem unteren Formträger 5.
Durch die massive Ausführung der
oberen Formkörperhälfte 13 und
das daraus resultierende hohe Eigengewicht kann ein "Aufschwimmen" des Oberkastens 17 beim
Gießen
verhindert werden. Zusätzliche
Mittel zum Niederhalten des Oberkastens 17 oder aber eine
Verklammerung der Gießform 1 kann
eingespart werden.
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Nicht dargestellt ist, daß die Formkörpersegmente 16 auf
der dem jeweiligen Formträger 4, 5 zugewandten
Seite zur Gewichtsersparnis auch mit Hohlräumen, Ausnehmungen und dergleichen
versehen sein können.
Hierdurch läßt sich
dann eine Gewichtsersparnis erzielen, sofern dies – je nach
Gießverfahren
bzw. Anwendung – gewünscht und
erforderlich ist.
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Bei der in den 3 und 4 dargestellten
Ausführungsform
ist es so, daß am
Formkörper 6 auf
der Innenfläche 11,
also auf der dem Formgrundstoff 3 zugewandten Seite Fixierhilfen 20 zur
Verhinderung des unbeabsichtigten Ablösens des Formgrundstoffs 3
vom Formkörper 6 vorgesehen
sind. Bei den Fixierhilfen 20 handelt es sich beispielsweise
um Vorsprünge
in Art von Moniereisen, die ein Ablösen des Formsandes durch auftretende
Erschütterungen
im Gießereibetrieb
verhindern sollen. Statt Moniereisen ist es grundsätzlich auch
möglich,
Fixierhilfen in Art einer Oberflächenprofilierung
der Innenfläche 11 des Formkörpers 6 vorzusehen,
um eine bessere Verbindung des Formgrundstoffs 3 mit dem
Formkörper 6 zu
erhalten.
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Der Formkörper 6 selbst bzw.
die einzelnen Formkörpersegmente 16 bestehen
vorzugsweise aus einem hochtemperaturbeständigen Material, wie insbesondere Graphit,
Wolframkarbid oder Stahl. Eine derartige Materialwahl ist in der
Regel erforderlich, da der Formkörper 6 einer
hohen thermischen Beanspruchung beim Gießen unterliegt. Demgegenüber können die
Formträger 4, 5 aus
günstigeren
Materialien hergestellt werden, da die thermische Belastung dieser
Bauteile in der Regel erheblich geringer ist.
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Bei den in den 11 und 12 dargestellten Ausführungsformen
ist sowohl am oberen Formträger 4 als
auch am unteren Formträger 5 jeweils
ein Kühlsegment 21 befestigt.
Durch die unmittelbare Befestigung der Kühlsegmente 21 an den
Formträgern 4, 5 ergibt
sich eine exakte Positionierung dieser Segmente, was im Hinblick
auf eine gelenkte Erstarrung gerade bei dünnwandigen Gußteilen
von erheblicher Bedeutung ist. Die Kühlsegmente 21 zeichnen sich
dadurch aus, daß auf
sie zumindest bereichsweise keine Schicht 12 aus Formgrundstoff 3 aufgebracht
ist und von daher über
die Kühlsegmente 21 sehr
schnell Wärmeenergie
abgeführt
wird. Letztlich handelt es sich bei den Kühlsegmenten 21 um Formkörpersegmente 16,
auf die nicht oder nur teilweise wärmeisolierender Formgrundstoff 3 aufgebracht
ist.
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Wie sich aus den einzelnen Darstellungen ergibt,
ist der Formgrundstoff 3 mit unterschiedlicher Schichtdicke
auf den Formkörper 6 bzw.
die Innenfläche 11 aufgebracht.
In Bereichen, in denen die Schmelze möglichst lange flüssig bleiben
soll, ist die Schichtdicke größer, so
daß sich
dort eine wärmeisolierende
Wirkung ergibt. In Bereichen, wo sich viel Material des Gußteils 2 befindet
und/oder eine möglichst
schnelle Erstarrung stattfinden soll, ist die Schichtdicke sehr
gering oder aber es ist in diesen Bereichen ganz auf Formgrundstoff 3 verzichtet
worden, wie dies bei den Ausführungsformen
gemäß den 11 und 12 im Bereich der Kühlsegmente 21 der Fall
ist. In jedem Falle kann die Stärke
der Schicht 12 den Erfordernissen einer gelenkten Erstarrung
entsprechend unter Berücksichtigung
der Wandstärke des
zu gießenden
Gußteils 1 eingestellt
und damit optimiert werden.
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Auch wenn dies im einzelnen nicht
dargestellt ist, ist der Formgrundstoff 3 selbst pneumatisch und
zwar insbesondere durch Luftimpulse, also mit hoher Geschwindigkeit
und bei hohem Druck, auf die Innenfläche 11 des Formkörpers 6 aufgebracht.
Der Formgrundstoff 3 wird auf den Formkörper 6 quasi aufgeschossen.
Hierdurch läßt sich
exakt und in kürzester
Zeit die gewünschte
Schichtdicke realisieren. Im Hinblick auf dieses sehr schnelle Ausbringen
des Formgrundstoffs 3 auf den Formkörper 6 sind im Formkörper 6 nicht
dargestellte Öffnungen
geringer Öffnungsweite
zum Abführen
von Luft beim luftstromunterstützten
Aufbringen des Formgrundstoffs 3 vorgesehen. Der Formgrundstoff 3 wird
vollautomatisch in der gewünschten
Schichtdicke, die üblicherweise
im einstelligen Zentimeterbereich liegt, aufgebracht, wobei sich
aufgrund des im Formgrundstoff 3 enthaltenen Binders sich
sehr schnell eine Verfestigung ergibt. Aufgrund dieser Art der Herstellung
der Negativform lassen sehr geringe Taktzeiten zur Herstellung der
Gießform 1 erzielen,
zumal nur eine sehr geringe Menge an Formgrundstoff 3 auf
den Formkörper 6 aufgebracht
werden muß.
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Wie sich aus den einzelnen Figuren
weiter ergibt, sind die Formträger 4, 5 jeweils
plattenförmig als
sogenannte Grundplatten ausgebildet. Letztlich übernehmen die Grundplatten
lediglich die Tragfunktion für
den Formkörper 6,
der in seiner Größe beliebig
sein kann, allerdings nicht über
die Grundplatten überstehen
sollte. Die Erfindung bietet also die Möglichkeit, standardisierte
Grundplatten einzusetzen, an denen je nach herzustellendem Gußteil größere oder kleinere
Formkörper 6 befestigt
werden. Aufgrund der plattenförmigen
Ausbildung der Formträger 4, 5 bilden
diese lediglich den oberen und unteren Abschluß der Gießform 1. Seitlich
ist die Gießform 1 durch
den Formkörper 6 bzw.
die aufeinanderliegenden Formkörperhälften 13, 14 begrenzt.
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Wie zuvor bereits ausgeführt, befindet
sich vorliegend im unteren Formträger 5 eine Öffnung 19 zum
Füllen
der Gießform 1.
Grundsätzlich
ist es auch möglich,
eine entsprechende Öffnung
im oberen Formträger 4 oder
aber seitlich am Formkörper 6 vorzusehen.
Die Anordnung der Anschnitte erfolgt unter Berücksichtigung des jeweils gewählten Gießverfahren,
wobei die Gießform 1 grundsätzlich neben
dem Niederdruckgießen
auch für
das Schwerkraft- und Druckgießen
sowie für
das Kippgießen
eingesetzt werden kann.
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In jedem Falle bietet es sich an,
im Bereich des Anschnittes und/oder eines nicht dargestellten Speisers
der Gießform 1 einen
Einsatz 22 aus hitzebeständigem Material vorzusehen,
wie dies in 12 dargestellt
ist. Der Einsatz kann aus Formgrundstoff oder aber aus handelsüblichen
Isoliermaterialien bestehen. Nicht dargestellt ist, daß der Einsatz 22 grundsätzlich auch
nach außen überstehen kann.
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Bei der in den 5 und 6 dargestellten
Ausführungsform
ist im Bereich der Öffnung 19 eine
Kühlung
vorgesehen. Die Kühlung
weist vorliegend wenigstens einen am Anschnitt vorbeigeführten und vorzugsweise
diesen im wesentlichen umgebenden Kühlkanal 23 zur Führung eines
Kühlmediums
auf. Vorliegend befindet sich der Kühlkanal 23 in dem
unteren Formträger 5,
so daß dieser
und insbesondere der Bereich der Öffnung 19 gekühlt wird.
Verfahrensmäßig wird
die Kühlung
gegen Ende des Gießvorgangs
aktiviert. Die entstehende Kühlwirkung
wird zum Aufbau einer gelenkten Erstarrung bzw. zur Einstellung
einer raschen Erstarrung im Bereich der Öffnung 19 genutzt.
Die schnelle Erstarrung im Bereich der Öffnung 19 ist notwendig,
um bei Nutzung geringer Taktzeiten ein Auslaufen des noch flüssigen Metalls
aus der Öffnung 19 zu
verhindern. Als Kühlmedien,
die über
den Kühlkanal 23 zugeführt und
vorzugsweise im Kreislauf geführt
werden, können
alle geeigneten gasförmigen
oder flüssigen
Materialien verwendet werden.
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Im übrigen darf darauf hingewiesen
werden, daß der
Anordnung der Kühlung
im Bereich der Öffnung 19 auch
eigenständige
erfinderische Bedeutung zukommt, also unabhängig von der Realisierung der
Formkörpers 6 und
der aufgebrachten Schicht 12 aus Formgrundstoff 3.
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In den 7 und 8 ist dargestellt, daß an einem
der Formträger,
vorliegend am unteren Formträger 5,
Mittel zur Kopplung mit der zugeordneten Gießvorrichtung vorgesehen sind.
Vorliegend handelt es sich bei den Kopplungsmitteln um Ausnehmungen 24,
in die entsprechende Haken oder Vorsprünge der Gießvorrichtung eingreifen, wenn
die Gießform 1 auf
der Gießvorrichtung
positioniert wird. Es versteht sich, daß es grundsätzlich auch möglich ist,
zusätzlich
oder lediglich am oberen Formträger 4 entsprechende
Ausnehmungen vorzusehen.
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In den 9 und 10 ist dargestellt, daß sowohl
am oberen Formträger 4 als
auch am unteren Formträger 5 Führungsmittel 25, 26 vorgesehen
sind, um die Formträger 4, 5 in
einfacher Weise verfahren und positionieren zu können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei dem Führungsmittel 25 um
einen langgestreckten, seitlich vom unteren Formträger 5 abstehenden
Führungs vorsprung,
während
es sich bei dem Führungsmittel 26 um
eine Mehrzahl seitlich abstehender Führungsstücke handelt.
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Das Herstellen einer Gießform 1 erfolgt
derart, daß zunächst auf
den jeweiligen Formträger 4, 5 die
Formkörpersegmente 16 aufgesetzt
und mit Hilfe entsprechender Positionier- oder Formschlußmittel exakt
positioniert werden. Anschließend
werden die Formkörpersegmente 16 mit
dem jeweiligen Formträger 4, 5 fest
verbunden. Dann wird der Formgrundstoff 3 in der in Abhängigkeit
der Wandstärke
des herzustellenden Gußteils
erforderlichen Schichtdicke pneumatisch durch Luftimpulse aufgebracht.
Die erforderliche Schichtdicke zur Erzielung einer gelenkten Erstarrung
obliegt dem Fachmann unter Berücksichtigung
seines Fachwissens auf der Grundlage der vorgenannten Parameter.
Grundsätzlich
gilt dabei, daß in
Bereichen, in denen möglichst
spät eine Erstarrung
stattfinden soll, eine große
Schichtdicke gewählt
wird, während
in Bereichen, in denen die Schmelze schnell erstarren soll, eine
sehr geringe bis keine Schichtdicke vorhanden sein soll. In Fällen, in denen
die Schmelze unmittelbar mit Kühlsegmenten 21 bzw.
Formkörpersegmenten 16 in
Kontakt kommt, ergibt sich letztlich eine Kombination aus metallischer
Dauerform und verlorener Form. Nach dem Ausbringen der Schicht 12 werden
die Formkörperhälften 13, 14 aufeinandergesetzt,
so daß die
Gießform 1 geschlossen
ist und Schmelze eingebracht werden kann.