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WO2015090527A1 - Verfahren zum herstellen eines giesskerns sowie giesskern - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines giesskerns sowie giesskern Download PDF

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Publication number
WO2015090527A1
WO2015090527A1 PCT/EP2014/003268 EP2014003268W WO2015090527A1 WO 2015090527 A1 WO2015090527 A1 WO 2015090527A1 EP 2014003268 W EP2014003268 W EP 2014003268W WO 2015090527 A1 WO2015090527 A1 WO 2015090527A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
casting
cavity
core
salt
casting core
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/003268
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Paul Fickel
Reinhard Holl
Hermann Pfeifer
Michael Scheydecker
Karl Weisskopf
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.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to US15/104,868 priority Critical patent/US20160375484A1/en
Priority to CN201480068710.6A priority patent/CN105828974B/zh
Publication of WO2015090527A1 publication Critical patent/WO2015090527A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • B22C9/105—Salt cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C21/00—Flasks; Accessories therefor
    • B22C21/12—Accessories
    • B22C21/14—Accessories for reinforcing or securing moulding materials or cores, e.g. gaggers, chaplets, pins, bars

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a casting core, in particular for metal casting, according to the preamble of patent claim 1 and to a casting core, in particular for metal casting, according to the preamble of patent claim 9.
  • Handling concepts - can not be produced accurately to scale automated.
  • hollow aluminum components are advantageous because they have a low weight and their preparation is time and cost to accomplish.
  • the high pressures are to be considered, with which the liquid casting material is introduced into the die casting mold, in which at least one casting core is located.
  • These high pressures which can be up to 800 bar, put the casting core under high pressure during die casting, which a sand core can not withstand.
  • DE 10 2012 022 102 A1 discloses a method for producing a casting core, in particular for metal casting, as well as such a casting core as known.
  • a mold is provided which has at least one cavity and at least one filling opening fluidically connected to the cavity.
  • a liquid, hardenable salt molding material is introduced into the cavity via the filling opening;
  • the casting core is thus a cast salt core.
  • the introduced into the cavity salt molding material is at least partially cured, so that a produced from the cured salt molding hollow body with at least one of the cured salt molding limited cavity of the casting core.
  • the casting core after curing of the salt molding material in the region of the filling opening still an opening which opens on the one hand in the cavity and on the other hand in the environment of the casting core.
  • the casting core or its cavity is filled with a solid granulate or a solid powder, whereby the opening is closed.
  • the cavity is filled with a fluid.
  • a suitable salt molding material for producing a lost casting core in a die-casting method is known, for example, from EP 2 647 451 A1.
  • DE 10 201 1 105 389 A1 discloses a casting tool, in particular for producing a cylinder crankcase of an internal combustion engine.
  • Casting tool comprises a first part of a die casting mold of the casting tool and a core arranged on the first part, which via a fixed bearing on the first part
  • Thermal expansion of the core is positioned over an additional floating bearing on the first part.
  • Object of the present invention is therefore to provide a method and a casting core of the type mentioned, by means of which a particularly simple, time-consuming and cost-effective production of the casting core can be realized.
  • the cavity of the casting core is closed on all sides by means of the molding material introduced into the cavity.
  • the cavity of the casting core also does not have to be filled with a material or fluid different from the salt molding material.
  • the time required and the material requirements for producing the casting core can be kept particularly low.
  • the casting core is produced as a cast salt core for diecasting, in particular for die-cast aluminum, large-volume and hollow, on the one hand a large cavity in a cast component, in particular in an aluminum cast component, can be realized by means of the casting core.
  • the hollow, cast salt core has the advantage that it has only a small amount
  • Formstoff work can be produced.
  • only a small amount of salt must be washed out of the die cast component after casting.
  • Another advantage is that the coring of the cast die cast component can be carried out in a particularly simple manner, since the casting core is water-soluble as a result of its preparation from salt. As a result, after the production of the die-cast component, the casting core can be easily washed out of the die-cast component by means of water.
  • the hollow body Since the cavity is completely closed, the hollow body has a completely closed crust with a defined wall thickness. By a corresponding adjustment of the wall thickness of the salt crust, a high compressive strength of the core can be ensured, so that the casting core, for example, can bear high pressures without damage during die casting.
  • Another advantage of the fully enclosed crust is that the core can be used directly as a diecast core. This means that after the production of the casting core no further processing steps are necessary, in particular to close the cavity. The only, possibly required reworking is to separate unwanted or unnecessary casting runs from the hollow body.
  • the casting core can be cast close to its final contour, in particular with a tolerance in the range from 0.1 to 0.5 millimeter, and removed from the mold.
  • This tolerance range refers to the deviation of the final contour of the cast core from an ideal contour, for example according to the Construction drawing of the casting core. This means that the casting core can be used after its production without subsequent surface treatments as a casting core in a casting mold, in particular a die-casting mold.
  • the casting core is moved, for example, by means of a gripper of a robot, preferably moved three-dimensionally, in order at least one
  • the shape by means of which the casting core is produced to be moved.
  • the casting core it is possible for the casting core to be removed from the mold by means of a gripper and to be moved.
  • the liquid salt molding material is introduced into the mold and held there for about 10 seconds, about 700 degrees Celsius and about 50 degrees above the solidus temperature of the salt molding material.
  • the subsequent molding of the casting core takes about 45 to 120 seconds.
  • the molding takes a maximum of 120 seconds. It has been shown that at a higher Ausformdauer the casting core due to
  • Shrinkage restriction can tear. Does the casting core or its hollow body to a high wall thickness, that is, the hollow body is formed as a particularly thick shell, the casting core has a particularly high thermal insulation. By means of the casting core, it is possible to produce hollow aluminum die-cast components, such hollow die-cast aluminum components having a particularly low weight. The production of such aluminum die-cast components can be realized inexpensively by means of the casting core.
  • salt cores from pure sodium chloride (NaCl)
  • these salt cores are prepared by pressing and baking.
  • these salt cores have only a limited load capacity, so that they can cause damage when used in a die-casting process.
  • a higher load capacity can be achieved with cast salt cores.
  • the inventive method now allows the particularly cost-effective production of a cast salt core, since additional sealing measures for closing the cavity can be avoided, at least in the region of the filling opening.
  • Cylinder bar cooling for crankcase to use.
  • carrier elements such as a cross member of a
  • the inventive method allows the representation of a highly productive, fully automated aluminum die casting process for complex aluminum die-cast components with undercuts or hollow structures that were previously produced only by gravity casting. Because the cavity is closed at least in the region of the filling opening by means of the salt molding material introduced into the cavity, a fully automated production process for producing such casting cores can be realized.
  • the advantages of aluminum Die casting compared to aluminum gravity casting, sand casting and chill casting obtained. Compared with gravity, sand and chill casting, components can be produced much more cost-effectively and with lower wall thickness by die-cast aluminum. In particular, it is possible to produce wall thicknesses in a range of 1.5 to 6 millimeters, in particular 2 millimeters.
  • die-cast aluminum components are geometrically adjustable in stiffness by hollow salt casting cores for their hollow structure and suitable for vacuum die casting. Therefore, such components are heat treatable for ductilizing crash-related structural parts.
  • a salt core has the advantage that it is water-soluble and purely organic, so that it can be emptied of emissions and completely recyclable.
  • the still liquid salt molding material is, for example, a melt consisting of a mixture of NaCl with Na 2 CO 3 .
  • the proportion of NaCl in the mixture is, for example, in a range of 30 to 70% by mass inclusive. In particular, the proportion of NaCl in the mixture is
  • the mass fraction of NaCl on the mixture ranges from 30 percent to as much as 70 percent inclusive.
  • the mass fraction of NaCl on the mixture is 70 percent.
  • the rest is Na 2 C0 3 .
  • This means that the mass fraction of Na 2 C0 3 is in a range of between 30 and 70 percent inclusive, in particular 60 percent.
  • the invention also includes a casting core, in particular for metal casting, wherein it is provided according to the invention that the cavity is closed on all sides by the cured salt molding material.
  • Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the casting core according to the invention and vice versa.
  • Another aspect of the invention relates to the use of a according to the
  • G thinkkerns invention in a die-casting process, in particular in an aluminum die-casting process.
  • the core bearing is solid at least in a partial area. It is conceivable that the core storage is completely solid. Alternatively, it is possible that the core storage is hollow. As a result of the massive or at least partially massive design, the core storage on a particularly high robustness.
  • the core storage can be carried out dimensionally stable and by casting as a fixed storage to produce a high dimensional stability of means of the casting core
  • the core bearing dimensionally accurate and casting technology as a floating bearing, for example, to be able to compensate for different thermal expansions of the casting core and the casting tool.
  • the mold is formed, for example, of aluminum.
  • the salt molding material has a much higher thermal expansion than aluminum. This can be when casting or producing a
  • the core bearing can be used without mechanical processing for the inclusion in metal casting tools, in particular die-casting tools and preferably aluminum die-casting tools.
  • metal casting tools in particular die-casting tools and preferably aluminum die-casting tools.
  • the core bearing can be directly used to support the casting core on a casting mold.
  • the core bearing can be made hollow or solid.
  • Such core storage can be made for example from an overflow feeder in the mold filling.
  • several such core bearings can be produced from respective overflow feeders during mold filling, when the mold has several overflows. Furthermore, it is possible to produce such a core storage at the gate of the mold. Furthermore, it is possible by
  • Figure 1 is a schematic sectional view through a casting core according to a first embodiment, which comprises a formed from a salt molding hollow body with at least one of the cured salt molding limited cavity, the cavity is closed on all sides by the cured salt molding material.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view through the casting core according to a second embodiment;
  • Fig. 3 is a schematic and perspective plan view of the casting core
  • FIG. 4 is a schematic and perspective plan view of the split in two parts casting core of FIG. 3.
  • Die casting component which is produced by means of the casting core according to a fourth embodiment
  • FIG. 6 is a schematic and perspective front view of the casting core according to the fourth embodiment.
  • Fig. 7 is a schematic and perspective rear view of the casting core according to the fourth embodiment.
  • Fig. 1 shows in a schematic sectional view a casting core 10 for the metal casting, which can be used as a lost salt core in an aluminum die-casting process.
  • the casting core 10 comprises a hollow body 12, which is formed by a hardened salt crust (crust 14).
  • the salt crust 14 consists of a hardened salt molding material, from which the casting core 10 is produced.
  • the casting core 10 and the hollow body 12 has a cavity 16 which is all around, that is closed on all sides, is formed.
  • the casting core 10 has two core bearings 18, 20.
  • Core bearings 18, 20 are in the present case from the side of the hollow body 12 and serve to support the casting core 10 in the aluminum die-casting tool on the die casting mold. From Fig. 1 and 2, an optional, movable slide 22 can be seen, which is used for example in the context of the production of the casting core 10.
  • the salt molding material is first provided in the form of a liquid salt melt. The molten salt points
  • the molten salt consists for example of a mixture of NaCl and Na 2 Co 3 .
  • the molten salt is filled in a preferably heated mold, that is in a mold.
  • the mold is formed, for example, from a steel.
  • the mold is designed, for example, as a steel mold.
  • the temperature of the mold is preferably in a range of from 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius inclusive. In particular, the temperature of the mold is 300 degrees Celsius.
  • the mold comprises, for example, two mold halves. Further subdivisions thereof can be embodied as a slide, wherein, for example, the feeders and pouring runs provided for filling the mold lie in a parting plane of the pouring element 10 designed as a salt casting without forming undercuts during the molding of the pouring core 10.
  • the mold is air-free, optionally vacuum-assisted and completely filled with feed and overflows with the molten salt.
  • the mold for producing the casting core 10 has a cavity which is filled with the molten salt via a filling opening opening into the cavity.
  • the thermophysical properties of the molten salt allow a crust-like, homogeneous solidification of the
  • the casting core 10 in particular the hollow body 12, is surrounded with the initially liquid casting material, so that a cavity of an aluminum die-cast component is produced.
  • the salt mixture has a low thermal conductivity which, with increasing thickness of the crust 14, reduces the heat dissipation from the still liquid molten salt in the cavity 16 to the colder casting mold, whereby the molten salt in the interior of the casting core 10, that is to say in the cavity 16, still liquid for a long time can be held.
  • Hollow body 12 is determined by the residence time of the molten salt in the mold.
  • the casting system of the shape outside of the actual salt core contour representing hollow body 12 is used as core storage 18 and 20 respectively.
  • the core bearings 18, 20 can be at least almost massively filled, so that they have a particularly high load capacity, in particular in comparison to the rest of the contour of the casting core 10, since the rest of the contour is formed only by the crust 14.
  • the core bearing 18 is formed, for example, on the outlet feeder of the mold and dimensioned so that the gate is completely massively solidified on G discernkem 10 after completion of the crust formation.
  • the insulating effect of the crust 14 keeps the molten salt in the interior of the casting core 10 formed by the crust 14 liquid.
  • the crust formation slows logarithmically over the residence time of the molten salt in the casting core 10.
  • the feeder cross-section at the outlet of the mold is dimensioned so that completely completely freezes by the edge shell formation of the gate and the casting core 10 seals and forms the core bearing 18.
  • the feeder cross section at the inlet is greater than twice the thickness of the crust 14, so that excess, still liquid molten salt can be removed from the cavity 16 via the filling opening, for example can be dumped. wherein then the gate surface freezes, so that the cavity 16 is pressure-resistant sealed to form the core bearing 20.
  • Further core bearings can optionally strength and
  • a still liquid first part of the introduced into the cavity of the mold salt molding material through the filling opening of the Cavity 16 is discharged and is closed by means of a still liquid second part of the introduced into the cavity and located in the cavity 16 salt molding material by curing this second part of the cavity 16 at least in the region of the filling opening.
  • the excess molten salt can be poured either before or timed after demolding of the salt core from the mold through an initially remaining opening.
  • the introduced into the cavity and still liquid salt molding material is used to close the cavity 16 while forming a core storage. This means that no subsequent to the production of the core 10 processes are required to close the cavity 16.
  • the cavity 6 can rather be closed at least in the region of the filling opening with the aid of the salt molding material, which has already been introduced into the cavity.
  • Nuclear bearings 18, 20 required amount of molten salt is poured into the cavity and the filling opening is designed with a suitable designed constriction, which allows the filling of the hot molten salt, by freezing the melt at the bottleneck prevents desserts and closes the filling opening.
  • wall thickness can be established, for example in the area of the core bearings 18, 20, in addition to crust formation, without salt melt being able to escape from the cavity 16 ,
  • the casting core 10 it is possible to move the casting core 10 about at least one axis, in particular about at least two mutually perpendicular axes or three axes perpendicular to each other and thus three-dimensional, while still liquid molten salt is in the cavity 16, whereby the still liquid , molten salt in the cavity 16 is moved along walls of the casting core 10 delimiting the cavity.
  • the mechanically strong crust 14 allows the molding of the casting core 0 from the mold before the shrinkage of the salt molding material by cooling to
  • Damage to the casting core 10 leads to shrinkage-critical areas such as ribs or wall thickness jumps.
  • suitable three-dimensional movements of the casting core 10 outside the casting mold in addition to the core bearings 18, 20 in the subsequent aluminum Die casting process mechanically higher loaded areas or areas with less crusting tendency such as rib tips are locally thickened, so that thereby the casting core 0 can be stiffened.
  • Fig. 2 shows the casting core 10 according to a second embodiment. From Fig. 2 it can be seen that the casting core 10 according to the second embodiment, in particular by the configuration of the core bearings 18, 20 differs from the casting core 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 shows the casting core 10 according to a third embodiment. From FIG. 3 it can be seen that the casting core 10 according to the third embodiment has ribs 24 which extend into the interior of the casting core 10, that is, into the cavity 16. This can be seen particularly well from Fig. 4, in which the casting core 10 according to the third embodiment is shown in two parts.
  • the crust 14 has, for example, a thickness of 8 millimeters.
  • the left core bearing 20 is formed by a closed overflow, while the right core bearing 18 is formed by a closed, partially hollow sprue.
  • FIG. 5 to 7 show the G imaginekem 10 according to a fourth embodiment. Furthermore, FIG. 5 shows an aluminum die-cast component, generally designated by 26, which is produced by means of the casting core 10 according to the fourth embodiment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gießkerns (10), insbesondere für den Metallguss, mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Form, welche wenigstens eine Kavität und wenigstens eine mit der Kavität fluidisch verbundene Einfüllöffnung aufweist; b) Einbringen eines flüssigen, aushärtbaren Salz-Formstoffes in die Kavität über die Einfüllöffnung; c) Zumindest teilweises Aushärten Lassen des in die Kavität eingebrachten Salz- Formstoffes unter Ausbildung eines aus dem ausgehärteten Salz-Formwerkstoff hergestellten Hohlkörpers (12) mit wenigstens einem von dem ausgehärteten Salz-Formstoff begrenzten Hohlraum (16) des Gießkerns (10), wobei der Hohlraum (16) des Gießkerns (10) allseitig mittels des in die Kavität eingebrachten Salz-Formstoffes verschlossen wird.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Gießkerns sowie Gießkern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gießkerns, insbesondere für den Metallguss, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie einen Gießkern, insbesondere für den Metallguss, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 9.
In der Gießereitechnik hat sich gezeigt, dass hohle Druckgussteile, insbesondere hohle Aluminium-Druckgussteile, mit geringen Wandstärken mit Hilfe von verlorenen
Kerneinlegern oftmals - insbesondere bedingt durch fehlende Kernlagerungs- und
Handhabungskonzepte - nicht maßhaltig automatisiert hergestellt werden können.
Derartige hohle Aluminiumbauteile sind jedoch vorteilhaft, da sie ein geringes Gewicht aufweisen und ihre Herstellung zeit- und kostengünstig zu bewerkstelligen ist.
Es hat sich gezeigt, dass der Einsatz von Sandkernen nicht zielführend ist, da diese bezüglich Festigkeit, Oberflächengüte und Maßhaltigkeit nicht zur Herstellung von dünnwandigen, komplexen Bauteilen, insbesondere Strukturbauteilen für den
Fahrzeugbau, geeignet sind. Darüber hinaus sind bei der Verwendung von Gießkernen im Druckgussverfahren die hohen Drücke zu beachten, mit denen der flüssige Gießwerkstoff in die Druckgussform, in der sich wenigstens ein Gießkern befindet, eingebracht wird. Diese hohen Drücke, die bis zu 800 bar betragen können, setzen den Gießkern beim Druckgießen hohen Belastungen aus, denen ein Sandkern nicht standhalten kann.
Aus der DE 10 2012 022 102 A1 sind ein Verfahren zum Herstellen eines Gießkerns, insbesondere für den Metallguss, sowie ein solcher Gießkern als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren wird eine Form bereitgestellt, welche wenigstens eine Kavität und wenigstens eine mit der Kavität fluidisch verbundene Einfüllöffnung aufweist. In die Kavität wird über die Einfüllöffnung ein flüssiger, aushärtbarer Salz-Formstoff eingebracht; bei dem Gießkern handelt es sich somit um einen gegossenen Salzkern. Der in die Kavität eingebrachte Salz-Formstoff wird zumindest teilweise ausgehärtet, so dass ein aus dem ausgehärteten Salz-Formstoff hergestellter Hohlkörper mit wenigstens einem von dem ausgehärteten Salz-Formstoff begrenzten Hohlraum des Gießkerns entsteht. Bei diesem bekannten Verfahren weist der Gießkern nach dem Aushärten des Salz- Formstoffes im Bereich der Einfüllöffnung noch eine Öffnung auf, die einerseits in den Hohlraum und andererseits in die Umgebung des Gießkerns mündet. In einem weiteren Schritt wird der Gießkern beziehungsweise sein Hohlraum mit einem Feststoff-Granulat oder einem Feststoff-Pulver befüllt, wodurch die Öffnung verschlossen wird. Alternativ wird der Hohlraum mit einem Fluid befüllt. Durch das Befüllen des Hohlraums mit dem Granulat beziehungsweise Fluid wird die Öffnung verschlossen, so dass beim
Druckgussverfahren kein flüssiger Gießwerkstoff in den Hohlraum des Gießkerns eindringen kann. Das Befüllen des Hohlraums und das dadurch bewirkte Verschließen der Öffnung stellen jedoch einen zusätzlichen Prozessschritt dar, der üblicherweise jedoch erforderlich ist, um den Hohlraum abzudichten.
Ein geeigneter Salz-Formstoff zur Herstellung eines verlorenen Gießkerns in einem Druckgussverfahren ist beispielsweise aus EP 2 647 451 A1 bekannt.
Schließlich offenbart die DE 10 201 1 105 389 A1 ein Gießwerkzeug, insbesondere zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors. Das
Gießwerkzeug umfasst ein erstes Teil einer Druckgussform des Gießwerkzeugs und einen am ersten Teil angeordneten Kern, der über ein Festlager am ersten Teil
positioniert ist. Dabei ist es vorgesehen, dass der Kern zum Ausgleichen von
Wärmedehnungen des Kernes über ein zusätzliches Loslager am ersten Teil positioniert ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und einen Gießkern der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen sich eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige Herstellung des Gießkerns realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Gießkern mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Verfahren zum Herstellen eines Gießkerns zu schaffen, mittels welchem sich eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige Herstellung des Gießkerns realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Hohlraum des Gießkerns allseitig mittels des in die Kavität eingebrachten Formstoffes verschlossen wird. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, einen rundum geschlossenen Hohl- Gusskem mit definierter Wandstärke durch Gießen herzustellen, wobei der Hohl- Gusskern, das heißt der Gießkern, ohne gesonderte Abdichtmaßnahmen druckgussdicht produziert und beispielsweise in einem Druckgusswerkzeug, insbesondere in einem Aluminium-Druckgusswerkzeug, als verlorener Kern umgössen werden kann, ohne dass dabei ein flüssiger, in das Druckgusswerkzeug eingebrachter Gießwerkstoff in den Hohlraum des Gießkerns eindringt. Da der Hohlraum allseitig, das heißt rundum, mittels des Salz-Formstoffes verschlossen wird, muss der Hohlraum des Gießkerns auch nicht mit einem von dem Salz-Formstoff unterschiedlichen Material oder Fluid gefüllt werden. Dadurch können der Zeitaufwand und der Materialbedarf zum Herstellen des Gießkerns besonders gering gehalten werden. Da der Gießkern als gegossener Salzkern für Druckguss, insbesondere für Aluminium-Druckguss, großvolumig und hohl hergestellt wird, kann einerseits ein großer Hohlraum in einem Gussbauteil, insbesondere in einem Aluminium-Gussbauteil, mittels des Gießkerns realisiert werden. Andererseits weist der hohle, gegossene Salzkern den Vorteil auf, dass er mit einem nur geringen
Formstoffbedarf hergestellt werden kann. Darüber hinaus muss im Vergleich zu einem massiven Gusskern eine nur geringe Menge an Salz aus dem Druckgussbauteil nach dem Gießen herausgewaschen werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Entkernung des gegossenen Druckgussbauteils auf besonders einfache Weise erfolgen kann, da der Gießkern infolge seiner Herstellung aus Salz wasserlöslich ist. Dadurch kann der Gießkern nach dem Herstellen des Druckgussbauteils auf einfache Weise aus dem Druckgussbauteil mittels Wasser herausgewaschen werden.
Da der Hohlraum vollständig geschlossen ist, weist der Hohlkörper eine vollständig geschlossene Kruste mit einer definierten Wandstärke auf. Durch ein entsprechendes Einstellen der Wanddicke der Salzkruste kann eine hohe Druckfestigkeit des Kerns sichergestellt werden, so dass der Gießkern beispielsweise beim Druckgießen auch hohe Drücke schadfrei ertragen kann. Ein weiterer Vorteil der vollständig geschlossenen Kruste ist, dass der Gießkern direkt als Druckgusskern verwendet werden kann. Dies bedeutet, dass nach dem Herstellen des Gießkerns keine weiteren Bearbeitungsschritte notwendig sind, insbesondere um den Hohlraum zu schließen. Die einzige, etwaig erforderliche Nacharbeit besteht darin, unerwünschte beziehungsweise unnötige Gießläufe vom Hohlkörper abzutrennen. Im Übrigen kann der Gießkern endkonturnah, insbesondere mit einer Toleranz in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 Millimeter, gegossen und aus der Form entnommen werden. Dieser Toleranzbereich von einschließlich 0,1 Millimeter bis einschließlich 0,5 Millimeter bezieht sich dabei auf die Abweichung der Endkontur des gegossenen Gießkerns von einer idealen Kontur beispielsweise gemäß der Konstruktionszeichnung des Gießkerns. Dies bedeutet, dass der Gießkern nach seiner Herstellung ohne daran anschließende Oberflächenbearbeitungen als Gießkern in einer Gießform, insbesondere einer Druckgussform, verwendet werden kann.
Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn während der Abkühlung und während des Aushärtens des Salz-Formstoffes im Hohlraum noch flüssiger Salz-Formstoff, das heißt eine flüssige Schmelze aus dem Salz-Formstoff, sowie ein hoher Druck gehalten werden. Hierdurch kann die Gefahr, dass bei der Herstellung des Gießkerns durch Schwindung bei der Abkühlung in der Kruste Risse entstehen, besonders gering gehalten werden. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Salze eine sehr hohe Wärmedehnung aufweisen. Die Wärmedehnung kann in etwa doppelt so hoch sein wie die Wärmedehnung von Aluminium. Bei der Abkühlung durch Schwindung
entstehende, feine Haarrisse sind zunächst unkritisch. Beim Druckguss, insbesondere beim Aluminium-Druckguss, wirken auf den Gießkern jedoch Drücke von bis zu 800 bar, wobei die Haarrisse potentielle Versagensstellen darstellen. Durch das Halten von flüssiger Schmelze in dem Hohlraum und durch das Einstellen eines hohen Drucks in dem Hohlraum während des Aushärtens kann die Gefahr, dass Risse entstehen, jedoch gering gehalten werden.
Im Rahmen des Verfahrens wird der Gießkern beispielsweise mittels eines Greifers eines Roboters bewegt, vorzugsweise dreidimensional bewegt, um eine zumindest im
Wesentlichen gleichmäßige Wandstärke des Hohlkörpers zu realisieren. Hierzu kann beispielsweise die Form, mittels welcher der Gießkern hergestellt wird, bewegt werden. Alternativ ist es möglich, dass der Gießkern mittels eines Greifers aus der Form zu entnehmen und zu bewegen.
Im Rahmen des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der flüssige Salz-Formstoff in die Form eingebracht und dort etwa 10 Sekunden, etwa bei 700 Grad Celsius und etwa 50 Grad oberhalb der Solidus-Temperatur des Salz-Formstoffes gehalten wird. Das anschließende Ausformen des Gießkerns dauert etwa 45 bis 120 Sekunden.
Vorzugsweise dauert das Ausformen maximal 120 Sekunden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei einer höheren Ausformdauer der Gießkern aufgrund von
Schwindungsbehinderung reißen kann. Weist der Gießkern beziehungsweise dessen Hohlkörper eine hohe Wandstärke auf, das heißt ist der Hohlkörper als besonders dicke Schale ausgebildet, so weist der Gießkern eine besonders hohe Wärmeabschottung auf. Mittels des Gießkerns können hohle Aluminium-Druckgussbauteile hergestellt werden, wobei solche hohlen Aluminium-Druckgussbauteile ein besonders geringes Gewicht aufweisen. Die Herstellung von solchen Aluminium-Druckgussbauteilen ist dabei mittels des Gießkerns kostengünstig realisierbar.
Zur Herstellung von Hohlräumen in Aluminium-Bauteilen werden üblicherweise
Sandkerne eingesetzt. Diese halten jedoch den hohen Drücken beim Druckgießen nicht stand. Um jedoch besonders dünnwandige Bauteileherstellen zu können, die ein geringes Gewicht aufweisen und daher insbesondere als Strukturbauteile im Fahrzeugbau zum Einsatz kommen, muss Druckgießen eingesetzt werden. Als Gießkerne für den Einsatz beim Aluminium-Druckgießen eignen sich besonders vorteilhaft Salzkerne, da diese eine gute, das heißt glatte Oberfläche und eine hohe Stabilität aufweisen. An diese Salzkerne besteht jedoch die Anforderung, dass sie einfach aus dem hergestellten Aluminium- Druckgussbauteil zu entfernen sowie kostengünstig herstellbar sind.
Dabei ist es bekannt, Salzkerne aus reinem Natriumchlorid (NaCI) herzustellen, wobei diese Salzkeme durch Pressen und Backen hergestellt werden. Diese Salzkerne weisen jedoch eine nur begrenzte Belastbarkeit auf, so dass die bei der Verwendung in einem Druckgussverfahren Beschädigungen davontragen können.
Eine höhere Belastbarkeit lässt sich mit gegossenen Salzkernen erreichen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nun die besonders kostengünstige Herstellung eines gegossenen Salzkerns, da zusätzliche Abdichtmaßnahmen zum Verschließen des Hohlraums zumindest im Bereich der Einfüllöffnung vermieden werden können.
Beispielsweise ist es möglich, einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Gießkern zur Herstellung von Kurbelgehäusen, insbesondere von
Zylindersteg-Kühlungen für Kurbelgehäuse, zu verwenden. Ferner ist es denkbar, Trägerelemente wie beispielsweise einen Querträger einer
Personenkraftwagenkarosserie mittels eines solchen Hohlguss-Salzkerns herzustellen.
Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Darstellung eines hochproduktiven, vollautomatisierten Aluminium-Druckguss-Prozesses für komplexe Aluminium-Druckgussbauteile mit Hinterschnitten oder Hohlstrukturen, die bisher nur mittels Schwerkraftguss herstellbar waren. Dadurch, dass der Hohlraum zumindest im Bereich der Einfüllöffnung mittels des in die Kavität eingebrachten Salz-Formstoffes geschlossen wird, kann ein vollautomatisierter Herstellungsprozess zur Herstellung derartiger Gießkerne realisiert werden. Gleichzeitig bleiben die Vorteile von Aluminium- Druckguss gegenüber Aluminium-Schwerkraftguss, Sand- und Kokillenguss erhalten. Gegenüber Schwerkraft-, Sand- und Kokillenguss lassen sich Bauteile durch Aluminium- Druckguss wesentlich kostengünstiger und mit einer geringeren Wanddicke herstellen. Insbesondere ist es möglich, Wandstärken in einem Bereich von 1 ,5 bis 6 Millimeter, insbesondere 2 Millimeter, herzustellen. Ferner ist eine besonders hohe Maßhaltigkeit mit Toleranzen von etwa 0,1 Prozent realisierbar. Darüber hinaus sind Aluminium- Druckgussbauteile mit Hilfe von hohlen Salz-Gießkernen geometrisch in der Steifigkeit einstellbar durch ihre Hohlstruktur und geeignet für Vakuumdruckguss. Daher sind solche Bauteile wärmebehandelbar zur Duktilisierung für Crash-relevante Strukturteile. Darüber hinaus weist ein Salzkern den Vorteil auf, dass er wasserlöslich und rein organisch ist, so dass er emissionsfrei entkernbar und vollständig recyclebar ist.
Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es ferner möglich, den Gießkern derart auszugestalten, dass der Hohlkörper beziehungsweise der Hohlraum rundum
geschlossen, endkonturnah, reproduzierbar, maßhaltig und ausreichend fest ist, so dass beispielsweise ein Roboter den hergestellten Gießkern in ein entsprechend gestaltetes Aluminium-Druckgusswerkzeug automatisiert einlegen kann. Ferner sind
Wandstärkenaufdickungen an Lagerungsdurchbrüchen, Rippen etc. im Aluminium- Druckgussbauteil durch eine entsprechende Gestaltung des Gießkerns auf einfache Weise realisierbar.
Bei dem noch flüssigen Salz-Formstoff handelt es sich beispielsweise um eine Schmelze, die aus einer Mischung von NaCI mit Na2C03 besteht. Der Anteil von NaCI an der Mischung liegt beispielsweise in einem Bereich von einschließlich 30 bis einschließlich 70 Massenprozent. Insbesondere beträgt der Anteil von NaCI an der Mischung
40 Massenprozent. Mit anderen Worten liegt der Massenanteil von NaCI an der Mischung in einem Bereich von einschließlich 30 Prozent bis einschließlich 70 Prozent.
Insbesondere beträgt der Massenanteil von NaCI an der Mischung 70 Prozent. Der Rest ist Na2C03. Dies bedeutet, dass der Massenanteil von Na2C03 in einem Bereich von einschließlich 30 bis einschließlich 70 Prozent liegt, insbesondere 60 Prozent beträgt.
Zur Erfindung gehört auch ein Gießkern, insbesondere für den Metallguss, wobei es erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Hohlraum allseitig durch den ausgehärteten Salz-Formstoff verschlossen ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gießkerns anzusehen und umgekehrt. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gießkerns und/oder eines
erfindungsgemäßen Gießkerns in einem Druckgussverfahren, insbesondere in einem Aluminium-Druckgussverfahren.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn im Rahmen des Verfahrens aus dem Salz-Formstoff und mittels der Form wenigstens eine von dem Hohlkörper abstehende Kernlagerung zur Lagerung des Gießkerns in einer Gussform hergestellt wird. Der Hohlkörper des Gießkems bildet die eigentliche Salzkernkontur, die zum Herstellen von Hohlräumen von Gussbauteilen verwendet wird. Von dieser eigentlichen Salzkernkontur, das heißt von dem Hohlkörper, steht die Kernlagerung ab. Diese Kernlagerung wird beispielsweise im Rahmen eines Druckgussverfahrens, insbesondere im Rahmen eines Aluminium-Druckgussverfahrens, verwendet, um den Gießkern an beziehungsweise in einer Druckgussform zu lagern. Die auf die beschriebene Weise hergestellte
Kernlagerung ermöglicht eine hochgenaue und automatisierte Positionierung des
Gießkerns in einem Druckguss-Werkzeug, das heißt in der Druckgussform.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Kernlagerung zumindest in einem Teilbereich massiv ausgebildet wird. Dabei ist es denkbar, dass die Kernlagerung vollständig massiv ausgebildet wird. Alternativ ist es möglich, dass die Kernlagerung hohl ist. Infolge der massiven oder zumindest teilweise massiven Ausgestaltung weist die Kernlagerung eine besonders hohe Robustheit auf.
Durch eine hohle oder teilmassive Kernlagerung kann eine einfache Zugänglichkeit in den Hohlraum, das heißt in das Innere des Gießkerns, ermöglicht werden, wodurch der Gießkern besonders einfach aus dem hergestellten Gussbauteil entfernet werden kann.
Die Kernlagerung kann maßhaltig und gusstechnisch als Festlagerung ausgeführt werden, um eine hohe Maßhaltigkeit von mittels des Gießkerns herzustellenden
Gussbauteilen, insbesondere Druckgussbauteilen, zu gewährleisten. Mit anderen Worten ist es möglich, mittels der Kernlagerung ein Festlager darzustellen, über das der Gießkern an der Gussform gelagert ist.
Ferner ist es möglich, die Kernlagerung maßhaltig und gusstechnisch als Loslagerung auszuführen, um beispielsweise unterschiedliche Wärmeausdehnungen des Gießkerns und des Gusswerkzeugs ausgleichen zu können. Mit anderen Worten ist es möglich, mittels der Kernlagerung eine Loslagerung darzustellen, über die der Gießkern an der Gussform gelagert ist. Die Gussform ist beispielsweise aus Aluminium gebildet. Wie bereits geschildert, weist der Salz-Formstoff eine wesentlich höhere Wärmedehnung als Aluminium auf. Dadurch kann es beim Gießen beziehungsweise Herstellen eines
Gussbauteils mit Hilfe der Gussform und des Gießkerns zu unterschiedlichen
Wärmedehnungen des Gießkerns und der Gussform kommen. Da der Gießkern über wenigstens eine Loslagerung an der Gussform gelagert ist, können diese
unterschiedlichen Wärmedehnungen kompensiert werden, da sich der Gießkern relativ zum Gusswerkzeug in geringem Maße bewegen kann.
Darüber hinaus ist es möglich, dass die Kernlagerung ohne mechanische Bearbeitung für die Aufnahme in metallischen Gusswerkzeugen, insbesondere Druckgusswerkzeugen und vorzugsweise Aluminium-Druckgusswerkzeugen, verwendet werden kann. Mit anderen Worten ist es möglich, nicht nur den Hohlkörper, sondern auch die Kernlagerung mit einer hohen Maßhaltigkeit und mit einer hohen Oberflächengüte herzustellen, so dass die Kernlagerung direkt dazu verwendet werden kann, um den Gießkern an einer Gussform zu lagern. Mechanische Bearbeitungen der Kernlagerung nach ihrer
Herstellung sind nicht vorgesehen und nicht erforderlich.
Abhängig von der Belastung des Gießkerns beim Gießen des Gussbauteils und/oder abhängig von Fertigungsbedingungen des Gießkerns kann die Kernlagerung hohl oder massiv ausgestaltet sein. Eine solche Kernlagerung kann beispielsweise aus einem Überlaufspeiser bei der Formfüllung hergestellt sein. Bei dem Gießkern lassen sich mehrere solcher Kernlagerungen aus jeweiligen Überlaufspeisern bei der Formfüllung herstellen, wenn die Form mehrere Überläufe aufweist. Ferner ist es möglich, eine solche Kernlagerung am Einguss der Form herzustellen. Ferner ist es möglich, durch
entsprechende Ausformungen der Form, insbesondere der Kavität, entsprechende Kernlagerungen herzustellen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch einen Gießkern gemäß einer ersten Ausführungsform, welcher einen aus einem Salz-Formstoff gebildeten Hohlkörper mit wenigstens einem von dem ausgehärteten Salz- Formstoff begrenzten Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum allseitig durch den ausgehärteten Salz-Formstoff verschlossen ist; Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch den Gießkern gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3 eine schematische und perspektivische Draufsicht auf den Gießkern
gemäß einer dritten Ausführungsform;
Fig. 4 eine schematische und perspektivische Draufsicht auf den in zwei Teile geteilten Gießkern gemäß Fig. 3;
Fig. 5 eine schematische und perspektivische Draufsicht auf ein Aluminium-
Druckgussbauteil, welches mit Hilfe des Gießkerns gemäß einer vierten Ausführungsform hergestellt ist;
Fig. 6 eine schematische und perspektivische Vorderansicht auf den Gießkern gemäß der vierten Ausführungsform; und
Fig. 7 eine schematische und perspektivische Rückansicht auf den Gießkern gemäß der vierten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen Gießkern 10 für den Metallguss, welcher als verlorener Salzkern in einem Aluminium-Druckgussverfahren verwendet werden kann. Der Gießkem 10 umfasst einen Hohlkörper 12, welcher durch eine ausgehärtete Salzkruste (Kruste 14) gebildet wird. Die Salzkruste 14 besteht aus einem ausgehärteten Salz-Formstoff, aus dem der Gießkern 10 hergestellt wird.
Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass der Gießkern 10 beziehungsweise der Hohlkörper 12 einen Hohlraum 16 aufweist, welcher rundum, das heißt allseitig geschlossen, ausgebildet ist. Darüber hinaus weist der Gießkern 10 zwei Kernlagerungen 18, 20 auf. Die
Kernlagerungen 18, 20 stehen vorliegend seitlich von dem Hohlkörper 12 ab und dienen zum Lagern des Gießkerns 10 im Aluminium-Druckgusswerkzeug an der Druckgussform. Aus Fig. 1 und 2 ist auch ein optionaler, beweglicher Schieber 22 erkennbar, welcher beispielsweise im Rahmen der Herstellung des Gießkerns 10 verwendet wird. Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Gießkerns 10 wird zunächst der Salz-Formstoff in Form einer flüssigen Salzschmelze bereitgestellt. Die Salzschmelze weist
beispielsweise eine Temperatur von 30 bis 80 Grad, insbesondere von 50 bis 80 Grad, über der Solidus-Temperatur auf. Die Salzschmelze besteht beispielsweise aus einer Mischung aus NaCI und Na2Co3. Die Salzschmelze wird in eine vorzugsweise beheizte Form, das heißt in eine Gussform gefüllt. Die Form ist beispielsweise aus einem Stahl gebildet. Die Form ist beispielsweise als Stahlkokille ausgebildet. Die Temperatur der Form liegt vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 250 Grad Celsius bis einschließlich 350 Grad Celsius. Insbesondere beträgt die Temperatur der Form 300 Grad Celsius. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Gießkern 10 durch
Schwerkraftguss, Niederdruck-Guss oder Druckguss hergestellt wird.
Die Form umfasst beispielsweise zwei Formhälften. Weitere Unterteilungen davon können als Schieber ausgeführt sein, wobei beispielsweise die zur Formfüllung vorgesehenen Speiser und Gießläufe in einer Trennebene des als Salzgussteil ausgebildeten Gießkems 10 liegen, ohne Hinterschnitte beim Ausformen des Gießkerns 10 zu bilden.
Die Form wird lufteinschlussfrei, gegebenenfalls vakuumunterstützt und vollständig inklusive Speiser und Überläufe mit der Salzschmelze gefüllt. Die Form zur Herstellung des Gießkerns 10 weist eine Kavität auf, welche über eine in die Kavität mündende Einfüllöffnung mit der Salzschmelze gefüllt wird. Die thermophysikalischen Eigenschaften der Salzschmelze ermöglichen ein krustenartiges, homogenes Erstarren der
Salzschmelze entlang der gesamten Oberfläche der Kavität beziehungsweise der Form ausgehend von der Form in Richtung des Hohlraums 16, wodurch eine gleichmäßige, höherfeste Erstarrungsschicht in Form der Kruste 14 entsteht. Mit anderen Worten wird die in die Kavität beziehungsweise die Form eingebrachte Salzschmelze über
beispielsweise 30 bis 180 Sekunden abgekühlt, wodurch der zunächst noch flüssige Salz- Formstoff (Salzschmelze) vom Rand her, das heißt ausgehend von der Form nach innen aushärtet. Hierdurch wird durch Randschalenbildung der feste Hohlkörper 12 gebildet. Im späteren, im Aluminium-Druckgusswerkzeug angeordneten Zustand wird der Gießkern 10, insbesondere der Hohlkörper 12, mit dem zunächst flüssigen Gießwerkstoff umgössen, so dass ein Hohlraum eines Aluminium-Druckgussbauteils hergestellt wird.
Die Salzmischung weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, welche mit zunehmender Dicke der Kruste 14 die Wärmeableitung aus der sich im Hohlraum 16 befindenden noch flüssigen Salzschmelze in die demgegenüber kältere Gussform reduziert, wodurch die , Salzschmelze im Inneren des Gießkems 10, das heißt im Hohlraum 16, noch lange flüssig gehalten werden kann. Die Dicke der Kruste 14, das heißt die Wandstärke des
Hohlkörpers 12, wird durch die Verweildauer der Salzschmelze in der Gussform bestimmt.
Um beim späteren Aluminium-Druckgussverfahren hochbelastete Kernlagerungsstellen des Gießkerns 10 bereits bei der Herstellung des Gießkerns 10 einfach, hoch maßhaltig, reproduzierbar und kostengünstig herzustellen, wird das Gießsystem der Form außerhalb des die eigentliche Salzkernkontur darstellenden Hohlkörpers 12 als Kernlagerung 18 beziehungsweise 20 verwendet. Die Kernlagerungen 18, 20 können dabei zumindest nahezu massiv ausgefüllt werden, so dass diese eine besonders hohe Belastbarkeit aufweisen, insbesondere im Vergleich zur übrigen Kontur des Gießkerns 10, da die übrige Kontur nur durch die Kruste 14 gebildet wird.
Die Kernlagerung 18 wird beispielsweise am Auslaufspeiser der Gussform gebildet und so dimensioniert, dass der Anschnitt am Gießkem 10 nach Abschluss der Krustenbildung vollständig massiv erstarrt ist. Die Isolationswirkung der Kruste 14 hält die Salzschmelze im Innern des durch die Kruste 14 gebildeten Gießkerns 10 flüssig. Die Krustenbildung verlangsamt sich logarithmisch über die Verweildauer der Salzschmelze im Gießkern 10.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Speiserquerschnitt am Auslauf der Gussform so dimensioniert ist, dass durch die Randschalenbildung der Anschnitt vollständig einfriert und den Gießkern 10 abdichtet und die Kernlagerung 18 bildet.
Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Speiserquerschnitt am Einlauf, das heißt an der Einlauföffnung, größer als das Zweifache der Dicke der Kruste 14 ist, so dass überschüssige, noch flüssige Salzschmelze aus dem Hohlraum 16 über die Einfüllöffnung abgeführt, beispielsweise ausgekippt werden kann, wobei danach die Anschnittfläche einfriert, so dass der Hohlraum 16 druckgussfest abgedichtet wird unter Bildung der Kernlagerung 20. Weitere Kernlagerungen können optional nach Festigkeits- und
Maßhaltigkeitsanforderungen, beispielsweise wie die Kernlagerung 18, in Ausformrichtung des Aluminium-Druckgussteils hergestellt werden. Das Entnehmen des Gießkerns 10 aus der Form und das Einlegen des Gießkerns 10 in das Aluminium-Druckgusswerkzeug erfolgt beispielsweise mittels eines Roboters, wobei der Roboter den Gießkern 10 beispielsweise an den Kernlagerungen 18, 20 greifen kann. Schließlich erfolgt ein
Einschieben oder Stecken des Gießkerns 10 in das Aluminium-Druckgusswerkzeug.
Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass ein noch flüssiger erster Teil des in die Kavität der Form eingebrachten Salz-Formstoffs über die Einfüllöffnung aus dem Hohlraum 16 abgeführt wird und mittels eines noch flüssigen zweiten Teils des in die Kavität eingebrachten und sich im Hohlraum 16 befindenden Salz-Formstoffs durch Aushärten dieses zweiten Teils der Hohlraum 16 zumindest im Bereich der Einfüllöffnung verschlossen wird. Die überschüssige Salzschmelze kann dabei entweder vor oder zeitgesteuert nach der Entformung des Salzkerns aus der Form durch eine zunächst noch verbleibende Öffnung ausgegossen werden.
Der in die Kavität eingebrachte und noch flüssige Salz-Formstoff wird dazu verwendet, den Hohlraum 16 unter gleichzeitiger Bildung einer Kernlagerung zu verschließen. Dies bedeutet, dass keine sich an die Herstellung des Gießkerns 10 anschließende Prozesse erforderlich sind, um den Hohlraum 16 zu verschließen. Der Hohlraum 6 kann vielmehr zumindest im Bereich der Einfüllöffnung mit Hilfe des Salz-Formstoffes verschlossen werden, der bereits in die Kavität eingebracht wurde.
Alternativ dazu ist es möglich, dass nur die für die Bildung der Kruste 14 und der
Kernlagerungen 18, 20 erforderliche Menge an Salzschmelze in die Kavität eingefüllt wird und die Einfüllöffnung mit einer geeignet ausgeführten Verengung gestaltet ist, die das Einfüllen der heißen Salzschmelze ermöglicht, durch Einfrieren der Schmelze an der Engstelle ein Nachspeisen verhindert und die Einfüllöffnung verschließt. Durch Bewegen des Gießkerns 10, wobei sich der Gießkern 10 noch in der Form befinden oder bereits aus der Form entformt sein kann, kann beispielsweise im Bereich der Kernlagerungen 18, 20 zusätzlich zur Krustenbildung Wandstärke aufgebaut werden, ohne dass Salzschmelze aus dem Hohlraum 16 austreten kann.
Mit anderen Worten ist es möglich, den Gießkern 10 um wenigstens eine Achse, insbesondere um wenigstens zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen oder um drei senkrecht zueinander verlaufende Achsen und somit dreidimensional zu bewegen, während sich noch flüssige Salzschmelze im Hohlraum 16 befindet, wodurch die noch flüssige, sich im Hohlraum 16 befindliche Salzschmelze entlang von den Hohlraum begrenzenden Wandungen des Gießkerns 10 bewegt wird.
Die mechanisch feste Kruste 14 ermöglicht das Ausformen des Gießkerns 0 aus der Gussform, bevor die Schwindung des Salz-Formstoffes durch Abkühlung zur
Beschädigung des Gießkerns 10 an schwindungskritischen Bereichen wie Rippen oder Wandstärkensprüngen führt. Mit Hilfe der sich noch im Kern befindlichen Restschmelze können durch geeignete, dreidimensionale Bewegungen des Gießkerns 10 außerhalb der Gussform neben den Kernlagerungen 18, 20 auch im anschließenden Aluminium- Druckgussprozess mechanisch höher belastete Bereiche oder Bereiche mit geringerer Krustenbildungsneigung wie beispielsweise Rippenspitzen lokal aufgedickt werden, so dass dadurch der Gießkern 0 ausgesteift werden kann.
Fig. 2 zeigt den Gießkern 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Aus Fig. 2 ist erkennbar, dass sich der Gießkern 10 gemäß der zweiten Ausführungsform insbesondere durch die Ausgestaltung der Kernlagerungen 18, 20 von dem Gießkern 10 gemäß der ersten Ausführungsform unterscheidet.
Fig. 3 zeigt den Gießkern 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. Aus Fig. 3 ist erkennbar, dass der Gießkern 10 gemäß der dritten Ausführungsform Rippen 24 aufweist, die sich ins Innere des Gießkerns 10, das heißt in den Hohlraum 16 erstrecken. Dies ist besonders gut aus Fig. 4 erkennbar, in welcher der Gießkern 10 gemäß der dritten Ausführungsform zweigeteilt dargestellt ist. Die Kruste 14 weist beispielsweise eine Dicke von 8 Millimetern auf. Die linke Kernlagerung 20 ist durch einen geschlossenen Überlauf gebildet, während die rechte Kernlagerung 18 durch einen geschlossenen, teilweise hohlen Einguss gebildet ist.
Fig. 5 bis 7 zeigen den Gießkem 10 gemäß einer vierten Ausführungsform. Ferner ist aus Fig. 5 ein im Ganzen mit 26 bezeichnetes Aluminium-Druckgussbauteil dargestellt, welches mittels des Gießkerns 10 gemäß der vierten Ausführungsform hergestellt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Gießkerns (10), insbesondere für den Metallguss, mit den Schritten:
a) Bereitstellen einer Form, welche wenigstens eine Kavität und wenigstens eine mit der Kavität fluidisch verbundene Einfüllöffnung aufweist;
b) Einbringen eines flüssigen, aushärtbaren Salz-Formstoffes in die Kavität über die Einfüllöffnung;
c) Zumindest teilweises Aushärten Lassen des in die Kavität eingebrachten Salz- Formstoffes unter Ausbildung eines aus dem ausgehärteten Salz-Formwerkstoff hergestellten Hohlkörpers (12) mit wenigstens einem von dem ausgehärteten Salz-Formstoff begrenzten Hohlraum (16) des Gießkerns (10),
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hohlraum (16) des Gießkerns (10) allseitig mittels des in die Kavität
eingebrachten Salz-Formstoffes verschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach dem Schritt c) ein noch flüssiger erster Teil des in die Kavität eingebrachten Salz-Formstoffs über die Einfüllöffnung aus dem Hohlraum (16) abgeführt wird und mittels eines noch flüssigen zweiten Teils des in die Kavität eingebrachten Salz- Formstoffs durch Aushärten des zweiten Teils der Hohlraum (16) zumindest im Bereich der Einfüllöffnung verschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Querschnitt der Einfüllöffnung größer als das Zweifache der Wanddicke des den Hohlraum (16) begrenzenden, ausgehärteten Salz-Formstoffes ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach dem Verschließen des Hohlraums (16) der Gießkern (10) um wenigstens eine Achse bewegt wird, wodurch ein sich im Hohlraum (16) befindender, noch flüssiger Teil des Salz-Formstoffes entlang des Hohlkörpers (12) verteilt wird und aushärtet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
aus dem Salz-Formstoff und mittels der Form wenigstens eine von dem Hohlkörper (12) abstehende Kernlagerung (18, 20) zur Lagerung des Gießkerns (10) in einer Gussform hergestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kernlagerung (18, 20) zumindest in einem Teilbereich massiv ausgebildet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gießkern (10) endkonturnah, insbesondere mit einer Toleranz in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 Millimeter, gegossen und aus der Form entnommen wird.
8. Gießkern, insbesondere für den Metallguss, mit einem aus einem Salz-Formstoff gebildeten Hohlkörper (12), welcher wenigstens einen von dem ausgehärteten Salz- Formstoff begrenzten Hohlraum (16) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hohlraum (16) allseitig durch den ausgehärteten Salz-Formstoff verschlossen ist.
9. Verwendung eines nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7
hergestellten Gießkerns (10) und/oder eines Gießkerns (10) nach Anspruch 8 in einem Druckgussverfahren, insbesondere einem Aluminium-Druckgussverfahren.
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