[0001] Gießformen müssen in der Regel mit einem oder mehreren Speisern versehen werden,
um bei der Erstarrung des Gußstückes auftretende Volumendefizite auszugleichen und
so eine Lunkerbildung im Gußstück zu verhindern. Die Speiser bleiben nach der Erstarrung
mit dem Gußstück verbunden und müssen anschließend abgetrennt werden. Danach muß
die Gußstückoberfläche auch noch geglättet und entgratet werden. Der damit verbundene
Aufwand läßt sich verringern, wenn zwischen dem Speiser und dem Formenhohlraum ein
Brechkern angeordnet wird, der im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist und
eine gegenüber dem Speiserquerschnitt kleinere Durchflußöffnung aufweist. Dadurch
wird der nach der Erstarrung des Gußstückes verbleibende Verbindungssteg zwischen
Speiser und Gußstück kleiner und somit das Abtrennen des Speisers einfacher. Oftmals
braucht der Speiser dann nur noch abgeschlagen zu werden und muß nicht mehr durch
Sägen, Fräsen, Brennen o. dgl. Methoden abgetrennt werden. Entsprechend wird auch
der Aufwand für das Entgraten und Glätten der Gußoberfläche verringert.
[0002] Die meisten der bekannten Speiser sind aus üblichen Gießereiformmassen unter Verwendung
von Bindemitteln hergestellt, z.B. aus Quarz-, Zirkon- oder Chromitsanden, die mit
Ölen, Stärkebindern, Wasserglas oder Phenolharzen gebunden sind. Angestrebt werden
dabei möglichst dünne Brechkerne mit einer möglichst kleinen Durchflußöffnung. Diese
Forderung läßt sich bislang jedoch nicht befriedigend erfüllen. Wegen ihrer geringen
Festigkeit bei Gießtemferaturen in Verbindung mit dem starken Sog des durch die Durchlaßöffnung
in das Gußstück hineingespeisten Materials können diese Brechkerne nämlich zum Gußstück
hin durchgebogen werden oder sogar brechen, mit der Folge, daß sich im Gußstück Vertiefungen
ergeben, die entweder nachträglich wieder aufgefüllt (z.B. aufgeschweißt) werden müssen
oder zum Ausschuß des Gußstückes führen. Dies gilt insbesondere für das Gießen von
Eisenwerkstoffen und für Brechkerne mit größeren Durchmessern.
[0003] Die naheliegende Möglichkeit, die Brechkerne dicker (stärker) auszubilden, beseitigt
die Problematik nicht. Dickere Brechkerne benötigen nämlich eine größere Durchflußöffnung
als vergleichbare dünnere Brechkerne, weil sonst die Gefahr einer Bildung von Sekundär-Lunkern
im Brechkern-Bereich einschließlich des Gußstückes unterhalb des Brechkerns besteht.
In der Praxis behilft man sich deshalb häufig damit, den Brechkern nicht mehr bündig
mit der Gußstück-Oberfläche, sondern im Abstand so weit oberhalb der Gußstück-Oberfläche
anzuordnen, daß sich die zu erwartende Vertiefung nicht mehr bis in das Gußstück
hinein erstrecken kann. Dadurch wird dann aber durch den Brechkern nur noch das Abtrennen
des Speisers vereinfacht, nicht aber mehr der Aufwand für das Glätten des Gußstückes
vermindert, d.h. ein großer Teil der Vorteile des Brechkerns kommen dann nicht mehr
zum Tragen.
[0004] Hier setzt die Erfindung ein. Sie hat zur Aufgabe, einen Brechkern (insbesondere
für den Guß von Eisenwerkstoffen) zur Verfügung zu stellen, der bei geringer Dicke
und kleiner Durchflußöffnung während des Gießens formstabil bleibt, also die vorangehend
diskutierten Nachteile vermeidet.
[0005] Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß der Brechkern zusätzlich zu seiner
Durchflußöffnung mit weiteren kleinen Öffnungen versehen ist, welche keine Speisefunktion
haben.
[0006] Überraschend wurde gefunden, daß mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen Öffnungen
eine ganz hervorragende Stabilisierung der Brechkerne gelingt. Offenbar beruht diese
Wirkung der Öffnungen darauf, daß das während des Gießens zunächst in dem Steigeraufsatz
hochsteigende Material sich in den kleinen Öffnungen sehr rasch verfestigt und dadurch
metallische Stege bildet, welche die Festigkeit des Brechkerns so stark erhöhen, daß
er den während des anschließenden Speisevorganges auftretenden Kräften ohne oder jedenfalls
ohne nennenswerte Verformung widerstehen kann. Zum Speisen des Gußstückes sollen diese
Öffnungen nicht beitragen und deshalb ist ihr Durchmesser nach oben hin begrenzt.
In der Praxis handelt es sich dabei meistens um Öffnungen mit einem Durchmesser von
etwa 2 - 5 mm und vorzugsweise von etwa 3 - 4 mm. Die Trennwirkung des Brechkerns
wird durch die zusätzlichen Stege, die sich durch diese kleinen Öffnungen hindurch
ausbilden, nicht beeinträchtigt. Damit werden die Vorteile des Brechkerns optimal
nutzbar gemacht.
[0007] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.
Darin stellen dar:
Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Brechkern in Draufsicht,
Fig. 2A und B zwei Varianten der Öffnungen im Brechkern gemäß Fig. 1 im ausschnittsweisen
Querschnitt7
Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brechkerns in Draufsicht
und
Fig. 4 den Brechkern gemäß Fig. 3 im Querschnitt.
[0008] Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen das Prinzip der Erfindung am Beispiel eines kreissymmetrischen
Brechkerns 1 mit einer zentralen Durchflußöffnung 2. Symmetrisch um die Durchflußöffnung
2 herum sind mehrere kleine Öffnungen 3 angeordnet, welche die erfindungsgemäß vorgesehenen
"Öffnungen ohne Speisefunktion" bilden. Diese Öffnungen können die Form zylindrischer
Durchgangsöffnungen besitzen (Fig. 2A) oder aber an ihren Außenkanten angefast sein
(Fig. 2B).
[0009] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt.
Bei dem dort gezeigten Brechkern 1′ sind die um die zentrale Durchflußöffnung 2′ herum
angeordneten kleinen Öffnungen 3′ leicht konisch ausgebildet. Außerdem sind ihre
Mündungsbereiche auf einer oder auf beiden Seiten des Brechkerns durch nutartige Ringkanäle
U bzw. 5 miteinander verbunden. Dadurch wird die stabilisierende Wirkung der sich
in den Öffnungen 3′ ausbildenden metallischen Stege zusätzlich verbessert.
[0010] Die Anzahl der Öffnungen 3 bzw. 3′ hängt vom Durchmesser des Brechkerns ab. Beispielsweise
haben sich für Brechkerne von etwa 10 mm Stärke aus kunstharz-gebundenem Sand in der
Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4, die mit Öffnungen 3′ mit einem mittleren Durchmesser
von 3,5 mm versehen waren, folgende Werte als sehr geeignet erwiesen:
Brechkern (1′) |
Durchflußöffnung (2′) |
Öffnungen (3′) |
80 mm ⌀ |
28 mm ⌀ |
6 Öffnungen |
100 mm ⌀ |
45 mm ⌀ |
8 Öffnungen |
120 mm ⌀ |
45 mm ⌀ |
10 Öffnungen |
[0011] In mehreren Großversuchen wurden mehr als 1000 erfindungsgemäße Brechkerne 1′, welche
die vorstehenden Abmessungen besaßen, unter Praxisbedingungen getestet, und zwar nur
an solchen Gußstücken, an denen bislang regelmäßig eine Durchbiegung des Brechkerns
auftrat. In diesen Versuchen zeigten sich bei den erfindungsgemäßen Brechkernen in
keinem einzigen Fall auch nur Anzeichen einer Durchbiegung. Außerdem wurden beim Zersägen
der Gußstücke sowie der Steiger keine Sekundärlunker im Sicherheitsbereich festgestellt.
Dies belegt den enormen Vorteil der Erfindung sehr eindrucksvoll.
[0012] Die Erfindung ist nicht auf symmetrische Brechkerne beschränkt, sondern bei allen
Formen von Brechkernen anwendbar, unabhängig von der Form und Plazierung der Durchlaßöffnung
2. Auch ist die Erfindung unabhängig davon, ob der Brechkern zusammen mit exothermen
und/oder isolierenden Materialien im Speiserbereich (z.B. Speiserumhüllungen) eingesetzt
wird. Anzahl, Größe und Lage der kleinen Öffnungen 3 bzw. 3′ lassen sich dabei für
jeden Anwendungsfall ohne weiteres durch einen Vorversuch bestimmen.
[0013] Die kleinen Öffnungen 3 bzw. 3′ können bei der Herstellung des Brechkerns (z.B.
im Schießverfahren) mit eingeformt sein, sie können aber auch nachträglich (z.B. durch
Bohren) hergestellt sein.
1.) Brechkern für Speiser, bestehend aus einem körnigen, durch Bindemittel gebundenen
Gießerei-Formstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechkern (1, 1′) zusätzlich zu seiner Durchflußöffnung (2, 2′) mit einer
Anzahl von weiteren kleinen Öffnungen (3, 3′) versehen ist, welche keine Speisefunktion
haben.
2.) Brechkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren kleinen Öffnungen (3, 3′) symmetrisch um die Durchflußöffnung (2,
2′) herum angeordnet sind.
3.) Brechkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren kleinen Öffnungen (3, 3′) einen Durchmesser von 2 - 5 mm und vorzugsweise
von 3 - 4 mm aufweisen.
4.) Brechkern nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren kleinen Öffnungen (3′) konusförmig ausgebildet sind.
5.) Brechkern nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsbereiche der weiteren kleinen Öffnungen (3′) auf mindestens einer
Seite des Brechkerns (1′) durch einen nutartigen Ringkanal (4, 5) miteinander verbunden
sind.