Giessform zur Herstellung eines Gussteils unter Verwendung von Formgrundstoff

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Gießform zur Herstellung eines Gußteils unter Verwendung von Formgrundstoff sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gießform.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Gießform sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Gießform zur Verfügung zu stellen, wodurch ein einfaches und kostengünstiges Gießen von Gußeisenwerkstoffen und Stahl

[0007] Bekannt ist im übrigen eine Gießform mit zwei Formkörperhälften aus Metall, wobei der zwischen den aneinander anliegenden Formkörperhälften befindliche Innenraum etwas größer als das Gußteil, aber dessen Form etwa entsprechend gestaltet ist. Auf die Formkörperhälften innen ist eine Schicht von Formgrundstoff bzw. Formsand aufgebracht (DE-A-100 32 843). Nachteilig hierbei ist der relativ große Aufwand für das hochwertige Material der metallischen Formkörperhälften.

[0008] Der Nachteil wird gemäß der Erfindung vermieden durch die Ausgestaltung der Gießform gemäß Anspruch 1. Die zweiteilige Ausführung der Formkörperhälften mit einer einfachen äußeren Grundplatte und einem inneren Formkörper ermöglicht den Einsatz derselben äußeren Grunplatte für verschiedene innere Formkörper. Ebenso wie in der erwähnten DE-A-100 32 843 ist nur eine geringe Menge von Formgrundstoff zur Bildung des Gießhohlraums nötig. Verfahrensgemäß ist zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gießform bei einer Alternative vorgesehen, daß die Schichtdicke des Formgrundstoffes in Abhängigkeit der Wandstärke des zu gießenden Gußteils und/oder in Abhängigkeit des Erstarrungsverhaltens und damit auch der Temperatur der in die Gießform eingebrachten Schmelze gewählt wird. Bei einer alternativen Ausgestaltung wird der Formgrundstoff auf eine insbesondere modular aufgebaute, auf einem Formträger befestigte Formkörperhälfte pneumatisch durch Luftimpulse aufgebracht.

[0009] Obwohl es sich bei der erfindungsgemäßen Gießform vom Typ her 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.

[0010] Die Verwendung des erfindungsgemäßen Formkörper bietet aber noch weitere Vorteile. Da der Formkörper, der die Negativgrundform bereit 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.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0015] Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

Fig.1

eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform,

Fig. 2

eine weitere Querschnittsansicht der Gießform aus Fig. 1,

Fig. 3

eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform,

Fig. 4

eine weitere Querschnittsansicht der Gießform aus Fig. 3,

Fig. 5

eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform,

Fig. 6

eine weitere Querschnittsansicht der Gießform aus Fig. 5,

Fig. 7

eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform,

Fig. 8

eine weitere Querschnittsansicht der Gießform aus Fig. 7,

Fig. 9

eine Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform,

Fig. 10

eine weitere Querschnittsansicht der Gießform aus Fig. 9,

Fig. 11

eine Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform und

Fig. 12

eine Querschnittsansicht einer siebten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform.

[0016] 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".

[0017] 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.

[0018] 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. 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.

[0019] 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.

[0020] Vor allem aus den Figuren 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.

[0021] 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.

[0022] 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.

[0023] Bei der in den Figuren 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.

[0024] 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.

[0025] Bei den in den Figuren 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.

[0026] 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 Figuren 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.

[0027] 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 Aufbringen 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 auf gebracht werden muß.

[0028] 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.

[0029] 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 Schwerkraftund Druckgießen sowie für das Kippgießen eingesetzt werden kann.

[0030] 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 Figur 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.

[0031] Bei der in den Figuren 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.

[0032] Im übrigen darf darauf hingewiesen werden, daß die Anordnung der Kühlung im Bereich der Öffnung 19 für sich allein von Bedeutung sein kann.

[0033] In den Figuren 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.

[0034] In den Figuren 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 Führungsvorsprung, während es sich bei dem Führungsmittel 26 um eine Mehrzahl seitlich abstehender Führungsstücke handelt.

[0035] 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 Aufbringen der Schicht 12 werden die Formkörperhälften 13, 14 aufeinandergesetzt, so daß die Gießform 1 geschlossen ist und Schmelze eingebracht werden kann.

Ansprüche

1. Gießform (1) zur Herstellung eines Gußteils (2) unter Verwendung von Formgrundstoff (3), mit einem eine erste Formkörperhälfte (13) und eine zweite Formkörperhälfte (14) aufweisenden Formkörper (6) und einer auf den Formkörper (6) zumindest bereichsweise aufgebrachten inneren Schicht (12) aus Formgrundstoff (3) zur Bildung des Gießhohlraums, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer erster als Grundplatte ausgebildeter Formträger (4) und ein äußerer zweiter als Grundplatte ausgebildeter Formträger (5) vorgesehen sind, daß jede Formkörperhälfte (13, 14) an einem Formträger (4, 5) befestigt ist und daß der Formkörper (6) zwischen den Formträgern (4, 5) angeordnet ist.

2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörperhälften (13, 14) im geschlossenen Zustand der Gießform (1) aufeinander aufliegen.

3. Gießform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (6) eine Mehrzahl von modular aufgebauten, insbesondere aus einem hochtemperaturbeständigem Material, wie insbesondere Graphit, Wolframkarbid oder Stahl bestehenden Formkörpersegmenten (16) aufweist, und daß, vorzugsweise, Formkörpersegmente (16) auf der dem Formträger (4, 5) zugewandten Seite mit Ausnehmungen, Hohlräumen oder dergleichen versehen sind oder daß Formkörpersegmente (16) als massive Blöcke ausgebildet sind.

4. Gießform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Formkörper (6) auf der dem Formgrundstoff (3) zugewandten Seite Fixierhilfen (20) zur Verhinderung des unbeabsichtigten Lösens des Formgrundstoffs (3) vom Formkörper (6) vorgesehen sind.

5. Gießform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Formträger (4), am zweiten Formträger (5) und/oder am Formkörper (6) wenigstens ein Kühlsegment (21) befestigt ist.

6. Gießform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Formträgern (4, 5) und dem Formkörper (6) Formschlußmittel zur exakten Positionierung vorgesehen sind.

7. Gießform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formgrundstoff (3) mit unterschiedlicher Schichtdicke auf den Formkörper (6) aufgebracht ist.

8. Gießform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formgrundstoff (3) pneumatisch durch Luftimpulse auf den Formkörper (6) aufgebracht ist und daß, vorzugsweise, im Formkörper (6) Öffnungen geringer Öffnungsweite zum Abführen von Luft beim luftstromunterstützten Aufbringen des Formgrundstoffs (3) vorgesehen sind.

9. Gießform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Formträger (4, 5) wenigstens eine Öffnung (19) als Anschnitt zum Füllen der Gießform (1) vorgesehen ist, daß, vorzugsweise, in die Öffnung (19) ein Einsatz (22) aus hochtemperaturbeständigem Material eingesetzt ist, daß, vorzugsweise, im Formträger (4, 5) im Bereich der Öff nung (19) eine Kühlung vorgesehen ist, daß, vorzugsweise, die Kühlung wenigstens einen an der Öffnung (19) vorbeigeführten Kühlkanal (23) zur Führung eines Kühlmediums aufweist.

10. Gießform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Formträger (4, 5 ) Mittel zur Kopplung mit der zugeordneten Gießvorrichtung und/oder seitlich Führungsmittel (25, 26) zum Verfahren und/oder Positionieren der Gießform (1) und/oder der Formträger (4, 5) vorgesehen sind.

11. Verwendung der Gießform (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Schwerkraft-, Niederdruck-, Druckguß- und Kippgießen.

Claims

1. A mould (1) for the manufacture of a casting (2) using moulding material (3), comprising an outer first mould carrier (4), having a mould body (6) with a first mould body half (13) and a second mould body half (14) and an inner layer (12) of moulding material (3) applied to the mould body (6) at least in areas, to form the mould cavity, characterized in that an outer first mould carrier (4) formed as a base plate and an outer second mould carrier (5) formed as a base plate are provided, that each mould body half (13, 14) is affixed to a mould carrier (4, 5) and that the mould body (6) is arranged between the mould carriers (4, 5).

2. The mould according to claim 1, characterized in that the mould body halves (13, 14) lie one on top of the other in the closed state of the mould (1).

3. The mould according to claim 1 or claim 2, characterized in that the mould body (6) has a plurality of modularly constructed mould body segments (16) especially comprising a refractory material such as especially graphite, tungsten carbide or steel and that preferably mould body segments (16) are provided with recesses, cavities or the like on the side facing the mould carrier (4, 5) or that mould body segments (16) are constructed as solid blocks.

4. The mould according to any one of the preceding claims, characterized in that fixing aids (20) are provided on the mould body (6) on the side facing the moulding material (3) to prevent any unintentional detachment of the moulding material (3) from the mould body (6).

5. The mould according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one cooling segment (21) is attached to the first mould carrier (4), the second mould carrier (5) and/or the mould body (6).

6. The mould according to any one of the preceding claims, characterized in that form-locking means are provided between the mould carriers (4, 5) and the mould body (6) for exact positioning.

7. The mould according to any one of the preceding claims, characterized in that the moulding material (3) is applied to the mould body (6) with different layer thickness.

8. The mould according to any one of the preceding claims, characterized in that the moulding material (3) is applied pneumatically to the mould body (6) by means of air pulses and that preferably, openings of small opening width are provided in the mould body (6) to remove air during air-flow-supported application of the moulding material (3).

9. The mould according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one opening (19) is provided on one of the mould carriers (4, 5) as a gate for filling the mould (1), that preferably an insert (22) made of refractory material is inserted in the opening (19), that preferably cooling is provided in the mould carrier (4, 5) in the area of the opening (19), that preferably the cooling has at least one cooling channel (23) guided past the opening (19) for the passage of a cooling medium.

10. The mould according to any one of the preceding claims, characterized in that means for coupling to the allocated casting device are provided on at least one mould carrier (4, 5) and/or guide means (25, 26) for conveying and/or positioning the mould (1) and/or the mould carriers (4, 5) are provided at the side.

11. A use of the mould (1) according to any one of the preceding claims for centrifugal, low-pressure, pressure and tilting casting.

Revendications

1. Moule de coulée (1) pour fabrication d'une pièce moulée (2) avec utilisation de matière première de coulage (3), avec un corps de moulage (6) présentant une première moitié de corps de moulage (13) et une seconde moitié de corps de moulage (14) et une couche intérieure (12) appliquée au moins dans certaines zones sur le corps de moulage (6), et constituée de matière première de coulage (3), afin de former la cavité de moulage, caractérisé en ce qu'un premier support de moule (4) extérieur réalisé sous forme de plaque de base et un second support de moule (5) réalisé sous forme de plaque de base sont prévus, que chaque moitié de corps de moulage ( 13, 14) est fixée à un support de moule (4, 5), et que le corps de moulage (6) est disposé entre les supports de moule (4, 5).

2. Moule de coulée selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moitiés de corps de moulage (13, 14) reposent l'une sur l'autre en position de fermeture du moule de coulée (1).

3. Moule de coulée selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps de moulage (6) présente une pluralité de segments de corps de moulage (16) constitués en particulier d'un matériau résistant aux hautes températures comme par exemple le graphite, le carbure de tungstène, ou l'acier, et en ce que de préférence, des segments de corps de moulage (16) situés sur le côté dirigé vers le support de moule (4, 5) sont pourvus d'évidements, de cavités ou l'équivalent, ou en ce que les segments de corps de moulage (16) se présentent comme des blocs massifs.

4. Moule de coulée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des dispositifs d'aide à la fixation (20) sont prévus sur le corps de moulage (6) du côté dirigé vers la matière première de coulage (3), afin d'empêcher le décollement accidentel de la matière première de coulage (3) du corps de moulage (6).

5. Moule de coulée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un segment de refroidissement (21) est fixé sur le premier support de moule (4), sur le second support de moule (5) et/ou sur le corps de moulage (6).

6. Moule de coulée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens de fermeture de moule sont prévus entre les supports de moule (4, 5) et le corps de moulage (6) en vue d'un positionnement exact.

7. Moule de coulée selon l'une des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que la matière première de coulage (3) est appliquée sur le corps de moulage (6) avec des épaisseurs de couches différentes.

8. Moule de coulée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière première de coulage (3) est appliquée pneumatiquement par impulsions d'air sur le corps de moulage (6) et en ce que, de préférence, dans le corps de moulage (6), on prévoit des ouvertures de largeur réduite pour évacuer l'air lors de l'application de la matière première de coulage (3) assistée par courant d'air.

9. Moule de coulée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sur l'un des supports de moule (4, 5), au moins une ouverture (19) est prévue comme incision pour le remplissage du moule de coulée (1), que, de préférence, un insert (22) en matériau tenant aux hautes températures est introduit dans l'ouverture (19), que, de préférence, dans le support de moule (4, 5), dans la zone de l'ouverture (19), un refroidissement est prévu, que, de préférence, le refroidissement présente au moins un canal de refroidissement (23) passant devant l'ouverture (19) et destiné à la conduite d'un fluide de refroidissement.

10. Moule de coulée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit, sur au moins un support de moule (4, 5), des moyens pour couplage avec le dispositif de coulée associé et/ou latéralement des moyens de conduite (25, 26) pour déplacer et/ou positionner le moule de coulée (1) et/ou du support de moule (4, 5).

11. Utilisation du moule de coulée (1) selon l'une des revendications précédentes, pour moulage centrifuge, à basse pression, de pression, et moulage par renversement.

Zeichnung