Die Erfindung betrifft einen Brechkern zum Einsatz in der Gießerei, wobei der scheibenförmige und eine Durchtrittsöffnung für das flüssige Metall aufweisende Brechkern an der einem Gießmodell zugewandten Unterseite eines an dem Gießmodell anzusetzenden Speiserkorpus festlegbar ist und der Brechkern ein aus einem feuerfesten Material bestehendes netzartiges Gewebe aufweist.

In der Gießereitechnik ist es häufig notwendig, in den Gießformen zusätzliche Speiser anzuordnen, deren Speiserkorpus sich beim Abguss des Gussstückes mit dem flüssigen Metall füllt und bei der Erstarrung des Gussstücks auftretende Volumendefizite ausgleicht, um eine Lunkerbildung im Gussstück zu verhindern. Dazu müssen die Speiser so beschaffen sein, dass das darin eingespeiste flüssige Metall später als das Gussstück erstarrt, damit während des Erstarrungsvorganges ein Materialtransport zum Gussstück hin stattfinden kann, der das Gussstück dichtspeist. Hierzu bestehen die Speiser aus einem exothermen und/oder isolierenden Material oder werden als sogenannte Naturspeiser in dem das Gießmodell einschließenden Formsand ausgeformt. Im Rahmen von bekannten Verfahren zur Herstellung von mit Speisern zu versehenden Gießformen werden die Speiser mit einer beliebigen geometrischen Form an der zu speisenden Stelle des späteren Gussstücks an dem Gießmodell angeordnet und bei der Erstellung der Gießform durch Verdichtung des eingeanderen Verfahren werden beim Abformen des Gießmodells mittels des Formsandes Hohlräume geschaffen, in welche einzelne, aus einem exothermen und/oder isolierenden Material bestehende Speiser nachträglich eingesetzt werden und dadurch an den durch das Entformen des Gießmodells in der Gießform geschaffenen Formhohlraum angeschlossen sind. Dabei werden Speiser als sogenannte Kopfspeiser regelmäßig auf der Gießmodelloberfläche beziehungsweise auf dem späteren Gusstück angeordnet.

Beim Einsatz von Speisern besteht generell das Problem, dass nach dem Abguss in dem Speiserkorpus jeweils erstarrtes Gussmaterial in Form von sogenannten Speiserresten verbleibt, die nach dem Entformen des Gussstücks von diesem entfernt werden müssen. Um diese Abtrennung zu erleichtern, ist die Verwendung von sogenannten Brechkernen bekannt, die auf der dem Gießmodell zugewandten Unterseite des Speiserkorpus an dem Speiserkorpus festgelegt werden, aus einem feuerfesten Material bestehen und eine Durchtrittsöffnung aufweisen, über die das aus dem Formhohlraum der Gießform aufsteigende heiße Metall in den inneren Hohlraum des Speiserkorpus beziehungsweise von dort aus wieder zurück in den Formhohlraum strömt. Die in der Regel durch Schießen in einer Schießmaschine hergestellten Brechkerne sind scheibenförmig ausgebildet, wobei die Durchtrittsöffnung von einer in scheibenförmigen Brechkernkörper ausgebildeten Einschnürung gebildet ist, um dadurch eine Sollbruchstelle für das Abbrechen des Speiserrestes von der Oberfläche des Gusstückes zu schaffen. Eine derartige Anordnung des Speisers mit einem Brechkern ist beispielsweise aus der WO 2009/103539 A1 bekannt.

Aus der DE 84 18 690 U1 ist ein Brechkern für Speiser von Aluminiumgussstücken mit den eingangs genannten gattungsgemäßen Merkmalen bekannt, der aus einem Gitternetz aus einander kreuzenden Glasfaserbündeln, Mineralfaserbündeln oder vorzugsweise schmelzeabweisend beschichteten Metalldrähten besteht, welches als Brechkern an einem Speiserkorpus angeklebt oder bei der Herstellung des Speiserkorpus in dessen Material eingeformt ist. Weiterhin ist aus DE 94 19 461 U1 ein Kopfspeiser bekannt, bei welchem ein die Speiseröffnung überspannendes Gewebe aus einem gasarmen, feuerfesten Material auf den Speiserkorpus aufgenagelt oder aufgeklebt ist. Insofern erfüllt dieses Gewebe ebenfalls Brechkernfunktion.

Schließlich ist in der DE 35 25 637 A1 ein scheibenförmiger Brechkern mit einer Durchtrittsöffnung für das flüssige Metall beschrieben, welcher aus mindestens einem, mit einem feuerfesten Material beschichteten Metallblech besteht. Eine netzartige Struktur des Brechkerns ist nicht angesprochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brechkern mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend zu verbessern, dass das Auftreten von nach dem Abguss an dem Gussstück verbleibenden und durch Putzarbeiten zu beseitigenden Metallresten weiter eingeschränkt ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht hierzu einen Brechkern mit den eingangs genannten Merkmalen vor, bei welchem in dem Brechkern ein aus einem hitzebeständigen Material bestehender ringförmiger Rahmen mit dem darin aufgespannten netzartigen Gewebe festgelegt ist, welches die Durchtrittsöffnung des Brechkerns überspannt, wobei der Rahmen mit einer äußeren Seitenwand an dem Korpus des scheibenförmigen
Brechkerns festgelegt ist und die Ebene des in dem Rahmen aufgespannten netzartigen Gewebes mit einem stufenförmigen Versatz zum oberen, dem Speiser zugewandten Ende der Seitenwand festgelegt ist, sodass das netzartige Gewebe im Bereich der dem Gießmodell zugewandten Unterseite des Brechkerns gelegen und bei in die Gießform eingeformtem Speiser mit Brechkern unmittelbar an der Oberfläche des durch das Abgießen gebildeten Gussstücks positioniert ist.

Mit der Erfindung ist der wesentliche Vorteil verbunden, dass aufgrund der besonderen Gestalt des Rahmens mit dem stufenartigen Versatz der am unteren Ende der Seitenwand vorgesehenen Ebene zur Anbringung des netzartigen Gewebes zum gegenüberliegenden oberen Ende des Rahmens die Ebene des netzartigen Gewebes nahezu in der unteren, auf dem Gießmodell aufliegenden Fläche des Brechkerns gelegen ist, so dass die von dem netzartigen Gewebe ausgebildete Sollbruchstelle für das Abbrechen des Speiserrestes unmittelbar an die Oberfläche des Gussstücks verlagert ist. Somit entsteht kaum ein zusätzlicher Putzaufwand. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass aufgrund des in dem Rahmen aufgespannten netzartigen Gewebes dieser Rahmen als gesondertes Bauteil bei der Herstellung des Brechkerns in der Schießform prozesssicher gehandhabt werden kann. Soweit eine ausreichende Spannung des netzartigen Gewebes im Fließweg durch den Brechkern sichergestellt sein muss, damit das Gewebe bei dem Durchströmen mit dem flüssigen Metall während des Abgusses nicht in den Formhohlraum und damit in die Gussstückstruktur hineingezogen wird, ermöglicht die Anordnung des Rahmens eine Spannung und Halterung des netzartigen Gewebes in dem Rahmen unabhängig von der Festigkeit der Formstoffmischung an der Positionierungsstelle des netzartigen Gewebes in dem scheibenförmigen Brechkern. Der Einsatz eines aus einem hitzebeständigen Material bestehenden Rahmens zur Halterung des gespannten netzartigen Gewebes bietet zudem den Vorteil, dass der Rahmen nicht durch das den Brechkern durchströmende heiße Metall aufgeschmolzen wird und damit keine für den Gießprozess schädlichen Verbrennungsgase entstehen.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass am oberen Ende der Seitenwand ein radial nach außen abstehender, wenigstens teilweise umlaufender Flansch ausgebildet ist und sich in den Korpus des scheibenförmigen Brechkerns hinein erstreckt. Hiermit ist der Vorteil verbunden, dass der Rahmen mit seinem in den scheibenförmigen Brechkernkörper eingreifenden Flansch im Korpus des scheibenförmigen Brechkerns sicher verankert ist.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass an dem dem Gießmodell zugewandten unteren Ende der Seitenwand ein innenseitig einspringender und das netzartige Gewebe stützender Vorsprung ausgebildet ist. Hierdurch wird die Fixierung des netzartigen Gewebes während des Durchströmens mit dem heißen Metall zusätzlich verbessert.

Seitenwand, Flansch und/oder Vorsprung können dabei eine außen an dem Rahmen umlaufende Gestalt haben; es reicht aber auch aus, wenn sie in Form von Teilsegmenten ausgebildet sind.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Korpus des Brechkerns die Innenseite der Seitenwand des Rahmens mit einem abdeckenden Zwickel überdeckt, wobei im Falle des Vorhandenseins eines zusätzlichen Vorsprungs der Zwickel auch dessen dem Speiser zugewandte Oberseite überdeckt.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zweckmäßig, wenn der ringförmige Rahmen aus zwei gegeneinander beweglichen Teilrahmen besteht, die nach Aufbringen der erforderlichen Spannung des netzartigen Gewebes gegeneinander festlegbar sind. Bevorzugt ist dabei, wenn die Teilrahmen mit einer kongruenten Form ausgebildet und ineinander einsteckbar sind und das netzartige Gewebe dabei zwischen sich aufnehmen und das Gewebe durch das Ineinanderstecken aufspannen. Eine zweckmäßige Verbindungstechnik hierfür kann das sogenannte Punktschweißen darstellen.

Als besonders zweckmäßige Verbindungstechnik für die Teilrahmen zur Bildung des das netzartige Gewebe aufspannenden Rahmens ist nach einem Ausführungsbeispiel das Clinchen nach dem sogenannten TOX®-Verfahren vorgeschlagen. Danach ist vorgesehen, dass die Teilrahmen mit dem dazwischen eingelegten netzartigen Gewebe durch in einem Kaltumformprozess erfolgende Herstellung von formschlüssigen und druckknopfartigen Verbindungen miteinander verbunden werden, wobei die punktförmigen Verbindungen der Teilrahmen jeweils das zwischen den Teilrahmen liegende netzartige Gewebe erfassen. Dadurch dass das zwischen den Teilrahmen vor dem Clinchen eingelegte netzartige Gewebe von den sogenannten TOX®-Punkten fixiert ist, findet eine bessere und bei entsprechender Beanspruchung durch das durch das netzartige Gewebe fließende Metall stabilere Verklemmung des netzartigen Gewebes in dem dieses haltenden Rahmen statt. Zusätzlich wird durch die an verschiedenen Stellen auf dem Umfang des Rahmens angebrachten TOX®-Punkte die Spannung des netzartigen Gewebes im Rahmen verbessert, und schließlich ist die entsprechende Verbindungstechnik einfach und kostengünstig in der Serienproduktion des Rahmens, weil keine Wärmebehandlung oder das Einbringen zusätzlicher Verbindungselemente erforderlich ist.

Im Einzelnen kann vorgesehen sein, dass die ineinander einsteckbaren Teilrahmen jeweils eine topfförmige Gestalt mit einer sich leicht konisch vom oberen Ende der Seitenwand zu deren unterem Ende mit dem daran festgelegten netzartigen Gewebe verengenden Kontur aufweisen.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Rahmen mit dem darin aufgespannten netzartigen Gewebe bei der Herstellung des Brechkerns durch Schießen in einer Schießmaschine in den scheibenförmigen Brechkern eingeschossen ist.

Hinsichtlich der Ausbildung des netzartigen Gewebes kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das netzartige Gewebe zur Verringerung des Durchströmungswiderstandes ein Durchgangsloch mit einer geringeren Abmessung als die Durchtrittsöffnung des Brechkerns aufweist. Im Einzelnen kann dabei nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass das Durchgangsloch eine Fläche von 10 bis 50 Prozent der von dem Rahmen umschlossenen Fläche der Durchtrittsöffnung des Brechkerns aufweist, wobei die Netzweite, das heißt die Weite der Netzöffnungen, 1 bis 20 Millimeter bei einer Breite der die Netzstruktur bildenden Fäden von 1 bis 15 Millimeter beträgt.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Rahmen aus Metall als dem hitzebeständigen Material bestehen. Da ggf. der am Rahmen vorgesehene Vorsprung von der Seite des Gießmodells beziehungsweise des vor dem Abguss bestehenden Formhohlraums her in Kontakt mit dem flüssigen Metall kommen kann, könnte sich wegen der Hitze des flüssigen Metalls das Gussteil mit dem Rahmen verbinden, was wiederum ein Abtrennen des Speiserrests erschweren würde. Daher ist bei dem Einsatz von Metall als Material für die Herstellung des Rahmens vorgesehen, dass die dem Gießmodell zugewandte Unterseite des Vorsprungs mit einer feuerfesten Beschichtung versehen ist. Hierzu kann beispielsweise eine feuerfeste Kokillenschlichte verwendet werden.

Alternativ kann der Rahmen aus Keramik oder einem Feuerfestmaterial als jeweils hitzebeständigem Material bestehen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:

Fig. 1:

einen scheibenförmigen Brechkern mit einem darin verankerten, ein netzartiges Gewebes aufspannenden Rahmen im Querschnitt,

Fig. 2:

den Rahmen gemäß Fig. 1 in einer Einzeldarstellung im Querschnitt,

Fig. 3:

den Rahmen gemäß Fig. 2 einschließlich des darin aufgespannten netzartigen Gewebes in Draufsicht,

Fig. 4:

ein anderes Ausführungsbeispiel des Brechkerns gemäß Fig. 1,

Fig. 5:

ein weiteres Ausführungsbeispiel des Brechkerns gemäß Fig. 1.

Fig. 6:

einen durch Anwendung des Clinchens als Verbindungstechnik für die Teilrahmen hergestellten Rahmen in einer Seitenansicht.

In Fig. 1 ist ein scheibenförmiger Brechkern 10 mit einer darin mittig angeordneten Durchtrittsöffnung 11 dargestellt, der aus einer feuerfesten Formstoffmischung durch Schießen in einer Schießmaschine hergestellt ist. In dem scheibenförmigen Brechkern 10 ist ein Rahmen 12 angeordnet, der ein netzartiges Gewebe 15 hält, welches die Durchtrittsöffnung des Brechkerns 10 überspannt.

Der Rahmen 12 weist eine topfförmige Gestalt mit einer umlaufenden Seitenwand 17 auf, wobei sich die topfförmige Gestalt leicht konisch zu dem netzartigen Gewebe 15 hin verengt. Am oberen, den größeren Durchmesser der Rahmenkontur aufweisenden Ende der Seitenwand 17 ist ein außen umlaufender, radial abstehender Flansch 13 ausgebildet, während das netzartige Gewebe 15 am unteren, dem Flansch 13 gegenüberliegenden Ende der Seitenwand 17 gehaltert ist. Wie sich aus einer Zusammenschau der Fig. 2 und 3 ergibt, besteht der Rahmen 12 aus zwei, jeweils eine kongruente Form aufweisenden Teilrahmen, nämlich einem äußeren Teilrahmen 19 und einem inneren Teilrahmen 20, die ineinander gesteckt sind. Das netzartige Gewebe 15 ist zwischen äußerem Teilrahmen 19 und innerem Teilrahmen 20 angeordnet und wird bei der Montage des Rahmens 13 durch das Ineinanderstecken der beiden Teilrahmen 19, 20 gespannt; anschließend werden die beiden Teilrahmen 19, 20 aneinander fixiert, vorzugsweise aneinander geschweißt. Somit entsteht ein stabiles und bei der Herstellung des Brechkerns sicher handhabbares Bauteil. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an den beiden Teilrahmen 19 und 20 jeweils noch an dem dem Flansch 13 gegenüberliegenden Ende der Seitenwand 17 ein innenseitig einspringender Vorsprung 18 ausgebildet, wobei die beiden Vorsprünge 18 gemeinsam das netzartige Gewebe 15 zwischen sich einklemmen und dadurch insbesondere im Randbereich zusätzlich stützen. Die beiden Teilrahmen 19 und 20 sind miteinander durch Punktverschweißen an den Punkten 22 verbunden.

Wie sich aus Fig. 3 ergibt, kann vorgesehen sein, dass in dem netzartigen Gewebe, vorzugsweise mittig in dessen innerhalb des Rahmens liegender freier Fläche, ein Durchgangsloch 16 angeordnet ist, welches der Verringerung des Durchströmwiderstandes bei dem Brechkern dient. Dieses Durchgangsloch 16 kann eine Fläche von etwa 10 bis 50 Prozent der von dem Rahmen umschlossenen Durchtrittsöffnung des Brechkerns aufweisen. Allerdings ist ein derartiges Durchgangsloch nicht zwingend erforderlich.

Der Rahmen 12 ist bei der Herstellung des scheibenförmigen Brechkerns 10 derart in die Schießform eingelegt und somit in die Formstoffmischung mit eingeschossen, dass der Flansch 13 etwa in der Mitte der Materialstärke des scheibenförmigen Brechkerns 10 zu liegen gekommen ist, während aufgrund des durch die Seitenwand 17 des Rahmens 12 gebildeten Versatzes des netzartigen Gewebes 15 zu der Ebene des Flansches 13 das netzartige Gewebe 15 bei in die Gießform als Bestandteil eines Speisers eingeformtem Brechkern 10 unmittelbar an der Oberfläche des durch das Abgießen gebildeten Gussstücks positioniert ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abmessungen des Rahmens im Verhältnis zur Durchtrittsöffnung 11 des Brechkerns 10 so getroffen, dass das Material des Brechkerns 10 auch die Innenseite der Seitenwand 17 mit einem Zwickel 21 überdeckt, wobei der an dem inneren Teilrahmen 20 ausgebildete Vorsprung 18 das Auflager für den die Seitenwand 17 überdeckenden Zwickel 21 des Brechkernmaterials bildet. Hierdurch ist eine besonders gute Verankerung des Rahmens 12 in dem Brechkernkörper verwirklicht, jedoch ist dies nicht zwingend erforderlich. Die Seitenwand 17 kann auch unmittelbar die innere Wandung der Durchtrittsöffnung bilden, wobei dann der Flansch 13 für eine entsprechende Festlegung des Rahmens 12 an dem Brechkern 10 sorgt.

Die in der Zeichnung dargestellte Gestalt des Rahmens 12 mit dem Flansch 13 und dem Vorsprung 18 stellt zwar eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung dar, jedoch sind auch andere Formen des Rahmens 12 von der Erfindung umfasst. So kann auf die zusätzliche Ausbildung des Flansches 13 an dem Rahmen 12 verzichtet sein (Fig. 4), und es ist - alternativ oder zusätzlich - auch möglich, auf die Ausbildung des Vorsprunges 18 zu verzichten. In diesem Fall ist das netzartige Gewebe 15 unmittelbar mit dem unteren Rand der Seitenwand 17 verbunden (Fig. 5).

Aus Fig. 6 ergibt sich eine insbesondere für die Serienproduktion einfach zu handhabende und im Hinblick auf die Anforderungen an den Rahmen 12 einschließlich des darin aufgespannten netzartigen Gewebes 15 technisch zweckmäßige Verbindungstechnik für die Teilrahmen 19, 20. Es ist zu erkennen, dass das ein Durchgangsloch 16 aufweisende netzartige Gewebe 15 zwischen den Teilrahmen 19, 20 eingelegt ist und sich auch in den Bereich der aufeinander liegenden äußeren Flansche 13 der beiden Teilrahmen 19, 20 erstreckt. In diesem Bereich sind die beiden Teilrahmen 19, 20 durch das Anbringen von sogenannten TOX®-Punkten 25 in einem Clinch-Prozess miteinander verbunden. Bei dieser bekannten Verbindungstechnik handelt es sich um eine ohne zusätzliche Verbindungsmittel und ohne Anwendung von Wärme in einem Kaltumformprozess hergestellte formschlüssige und punktförmige Verbindung der beiden Flansche 13, wobei die TOX®-Punkte 25 durch das Einfahren eines Matrizenstempels in ein Gesenk mit einem Einpressen der zwischen Matrizenstempel und Gesenk liegenden Materiallagen in das Gesenk erzeugt werden. Aufgrund spezieller Gesenkformen kommt es zu entsprechenden Materialverfestigungen im Gesenkbereich, so dass quasi druckknopfartige Verbindungen entstehen. Durch das punktförmige Einpressen der beiden Flansche 13 einschließlich des dazwischen liegenden netzartigen Gewebes 15 in das beim Clinch-Prozess zur Anwendung gebrachte Gesenk wird die Netzspannung erhöht und ist nach Abschluss der Kaltverformung entsprechend fixiert.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.