EP3600718A1 - Giesskern und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Giesskern und verfahren zu seiner herstellung

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EP3600718A1
EP3600718A1 EP18721843.3A EP18721843A EP3600718A1 EP 3600718 A1 EP3600718 A1 EP 3600718A1 EP 18721843 A EP18721843 A EP 18721843A EP 3600718 A1 EP3600718 A1 EP 3600718A1
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EP
European Patent Office
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casting core
segments
sub
casting
core
Prior art date
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EP18721843.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3600718B1 (de
Inventor
Matthias Baranzke
Ingo Staudt
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Nemak SAB de CV
Original Assignee
Nemak SAB de CV
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Publication date
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Publication of EP3600718A1 publication Critical patent/EP3600718A1/de
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Publication of EP3600718B1 publication Critical patent/EP3600718B1/de
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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
    • B22C9/103—Multipart cores
    • 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
    • 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
    • B22C9/108—Installation of cores

Definitions

  • the invention relates to a casting core, which has the basic shape of a hollow body, wherein the casting core is formed from a molding material which consists of a mixture which is formed from a molding sand and a binder and optionally from additives added to adjust its properties.
  • the invention relates to a method for producing such a casting core.
  • Casting cores of the type in question are used for the casting production of castings from a molten metal.
  • the casting cores form cavities, such as channels or chambers. These cavities can be provided to save weight. As a rule, however, they are flowed through by a fluid in practical use.
  • the high-pressure mixture of molding materials mixed in the above-described manner is introduced into the forming cavity of a core shooting apparatus (" The fluidity of the molding material, the shooting pressure and the positions at which the molding material in the mold cavity intended for the production of the cores
  • the Machine is introduced, are tuned so that a Complete mold filling is achieved even with very finely divided cores.
  • the cores are solidified by exposure to heat or gassing with a reaction gas so that they can be removed from the core shooter and used in the respective casting mold, where they withstand the loads occurring during casting of the molten metal.
  • Typical examples of castings in which such channels and cavities are molded by means of casting cores are housings for drive machines, which must be cooled during operation.
  • cooling jackets are generally provided, that is, a system of passages surrounding the area of the machine in which heat is generated during operation as a result of energy turnover, thereby ensuring optimum flow through the critical areas of the machine and machine In this way, to ensure maximum cooling effect with small dimensions, the highest demands are placed on the quality of the surfaces of each of the casting core represented by the channels.
  • cores usually do not form a solid body, but are often broken so that their walls form finely dissected structures, the islands in which larger amounts of Core material are gathered, larger and thicker webs, finely branched webs, larger bridges and other filigree shaped
  • the invention has achieved this object by a casting core having at least the features specified in claim 1.
  • the invention should specify a method for producing such a casting core.
  • a casting core according to the invention which has the basic shape of a hollow body, wherein the casting core is formed from a molding material which consists of a mixture which is formed from a molding sand and a binder and optionally from additives added for adjusting its properties, is characterized according to the invention in that the casting core is divided into at least two subsegments and to the
  • Edge sides with which adjacent sub-segments abut each other, or in the vicinity of these edge sides mutually form-locking cooperating form elements are provided, via which the mutually adjacently arranged parts segments at least in one direction by positive engagement against each other
  • a casting core according to the invention is therefore not produced in one piece, but composed of two or more sub-segments. Since these individual segments themselves no longer define a cavity, they can be produced in the conventional core shooting process using simple core tools. Complex slide arrangements, as required for imaging hollow bodies, are not required for the production of the subsegments. At the same time, the inventively formed
  • Form fit are defined as projecting in the radial direction
  • Sub-segments positively against each other defining form elements allow, for example, a simple coupling of the sub-segments to the mold core surrounding the mold in the mold parts and cores, such as side cores, and thus a simple automatable assembly of the mold according to the invention.
  • openings can be made by subsequently inserted and with the surrounding material of the casting, for example, cohesively, e.g. sealed by gluing or welding, plugged or otherwise sealed with additional material, for example in a welding process.
  • the apertures formed by the projections may be used to overcast a possibly existing ridge which may be formed by molten metal which has penetrated into the joint between two colliding subsegments.
  • a suitable cutting tool such as a drill or cutter, are guided through the respective opening.
  • Divisional joints between the sub-segments can be formed shell-like in such a cylindrical tube-shaped casting core, the individual sub-segments. Equally, however, it may also be expedient to separate one or more subsegments from the other subsegments of the casting mold such that the relevant subsegments are annular. It goes without saying that such an annular configuration can also be advantageous for all subsegments of the casting mold if the shape of the casting core has a corresponding profile
  • a typical for the production of a cooling jacket of an electrically driven engine typical design of a
  • G thinkkerns invention is characterized in that the casting core is formed at least over a portion as meandering around the space bounded by the casting core space band.
  • the dividing joint between two adjacent subsegments may extend at least in sections in the longitudinal direction of the casting core or at least in sections in the circumferential direction of the casting core
  • G thinkkerns run.
  • a dividing joint can also change direction in its course, that is over a section in
  • the casting core has the shape of a hollow cylinder body, it has proved to be useful when the dividing plane between at least two mutually adjacent sub-segments extending from one to the other end face of the casting core.
  • Form fit are fixed, on the edge side of the first subsegment a projection and on the edge side of the second subsegment a
  • Recess is formed, which fills the projection of the first subsegment.
  • the recess may be designed, for example, as a wedge-shaped, cone-shaped or half-shell-shaped recess and the projection in cross-section corresponding wedge-shaped or semicircular or shaped as a cone. In this way, the to be coupled with each other
  • the core idea of the invention is thus to disassemble a complex-shaped, in its basic form a hollow body casting core into sub-segments that are easier to produce due to their spatially no longer closed shape, but at the same time in the casting core on suitably shaped form elements are set against each other, that a precise mapping of the respective castings in the casting cast in the casting cavities, channels and the like
  • the process according to the invention for producing a casting core according to the invention provides at least the following working steps: a) producing the sub-segments of the casting core, wherein the sub-segments are spatially separated from each other and physically independently formed from a molding material consisting of a molding sand and a binder and optionally added to adjust its properties additives;
  • Connection that is provided for each of the sub-segments each have their own shaping cavity in a core shooting machine.
  • this includes the possibility, which is important in practice, of forming the subsegments jointly and simultaneously in a core shooting box, in which a mold cavity is provided for each of the subsegments.
  • This variant of the method according to the invention enables a cost-effective and time-saving production in each case of a set of sub-segments, which can be assembled together to form a casting core according to the invention.
  • FIG. 1 shows a casting core in a perspective view from above
  • FIG. 2 shows a detail A of the casting core according to FIG. 1;
  • Fig. 3 the lower part of a core shooting box in plan view.
  • the casting core 1 has the basic shape of a cylindrical hollow body and accordingly delimits an interior IR which is located in Longitudinal direction LR extends from the lower end side SU to the upper end side SO of the casting core 1.
  • the molding core 1 which is made of a molded material which has been mixed in a manner known per se and made from a molding sand and an organic or inorganic binder, serves to image a cooling water jacket in a housing for an electric motor serving as a vehicle drive, which in another example not shown here Core package composite mold from a light metal melt, such as from a conventional aluminum casting material is poured.
  • the peripheral wall 2 of the casting core 1 is formed by a ring segment-like, around the longitudinal axis LX of the casting core 1 circumferential annular portion 3 and a meandering section 4.
  • an inlet opening performing projection 5 extends shaped like a band with a certain thickness
  • Ring section 3 over about three quarters of the circumference of the casting core. 1
  • the beginning of the meander section 4 is connected.
  • the turns 6 of the meandering section 4 are each placed so that its longitudinal sections 7 are axially parallel to the longitudinal axis LX.
  • the meandering section 4 extends from the end of the ring section 3 in the opposite direction of the ring section 3 to the inner space IR bounded by the casting core 1, until it reaches the beginning of the meandering section 4 with its end provided at the end of a longitudinal section T.
  • the protruding there radially outward projection 8 forms in the finished housing, the discharge opening of the casting core 1 to be formed by the water jacket.
  • the casting core 1 is divided into nine sub-segments 9 - 17. The first
  • Sub-segment 9 extends from the projection 5 over half the length of the ring portion 3.
  • the second sub-segment 10 occupies the second half of the ring portion 3 a.
  • the third to ninth sub-segments 11-17 each extend over about one seventh of the length of the
  • Meander section 4 wherein the ninth sub-segment 17 is longer by the leading to the end of the meander section 4 longitudinal section than the other sub-segments 11-16 of the meander section. 4
  • the division joints (of which in Fig. 1, the division joints 18 - 24 are visible), in which the sub-segments 9,10; 10.11; 11, 12; 12.13; 13; 14; 14; 15; 15-16; 16,17 abut each other, each extending in a first section 25 in the longitudinal direction LR and in an adjoining section 26 in the circumferential direction UR, wherein the included between the sections 25 and 26 angle may be not equal to 90 °, the orientation of the portion 25 so not only one component in the longitudinal direction LR, but also in the circumferential direction UR and the orientation of the portion 26 not only a component in the circumferential direction UR, but also in
  • Longitudinal LR may have.
  • Sub-segments 9-16 a shaped element 27a, 27b, 28a, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b formed in the form of a radially outwardly projecting projection. Of the pairs 27a, 27b so formed at the dividing lines 18-24;
  • the one mold element 27a, 28a, 29a, 30a each have a recess 31 which extends over its projection length LV and which is shaped in the manner of a notch of corresponding shape in cross-section.
  • the mold elements 27a, 28a, 29a, 30a respectively associated with the mold elements 27b, 28b, 29b, 30b are accordingly wedge-shaped with a likewise dreittelnikförmigen cross section. In this way, fill the mold elements 27b, 28b, 29b, 30b respectively the recess 31 of the associated
  • Shaping elements 27a, 28a, 29a, 30a so that from shaped element pairs
  • protruding projections have a total circular cross-section.
  • a core shooting box is provided, of which the lower part 40 is shown in FIG. The one here
  • This assembly can be done before the cores 1 are placed in the respective mold, or
  • Sub-segments 9-17 can be assembled in the respective casting mold to the casting core 1 provided in it.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gießkern (1), der die Grundform eines Hohlkörpers aufweist, wobei der Gießkern (1) aus einem Formstoff geformt ist, welcher aus einer Mischung besteht, die aus einem Formsand und einem Binder sowie optional aus zur Einstellung seiner Eigenschaften zugegebenen Additiven gebildet ist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der erfindungsgemäße Gießkern (1) lässt sich auf einfache Weise herstellen. Dies wird dadurch erreicht, dass der Gießkern (1 ) in mindestens zwei Teilsegmente (9 - 17) geteilt ist und dass an den Randseiten, mit denen zueinander benachbart angeordnete Teilsegmente (9 - 17) aneinander stoßen, oder in der Nachbarschaft von diesen Randseiten miteinander formschlüssig zusammenwirkende Formelemente (28a - 30b) vorgesehen sind, über die die zueinander benachbart angeordneten Teilesegmente (9 - 17) mindestens in einer Richtung (LR.UR) durch Formschluss gegeneinander unbeweglich festgelegt sind.

Description

Gießkern und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Gießkern, der die Grundform eines Hohlkörpers aufweist, wobei der Gießkern aus einem Formstoff geformt ist, welcher aus einer Mischung besteht, die aus einem Formsand und einem Binder sowie optional aus zur Einstellung seiner Eigenschaften zugegebenen Additiven gebildet ist.
Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gießkerns.
Gießkerne der hier in Rede stehenden Art dienen zur gießtechnischen Herstellung von Gussteilen aus einer Metallschmelze. In dem jeweiligen Gussteil bilden die Gießkerne Hohlräume, wie Kanäle oder Kammern, aus. Diese Hohlräume können zur Einsparung von Gewicht vorgesehen sein. In der Regel werden sie aber im praktischen Gebrauch von einem Fluid durchströmt.
Um die Gießkerne nach der Erstarrung des Gussmaterials aus dem Gussteil entfernen zu können, werden sie als so genannte„verlorene Kerne" eingesetzt. Zu ihrer Herstellung wird das in der oben erläuterten Weise gemischte Formstoffgemisch mit hohem Druck in die formgebende Kavität einer Kernschießvorrichtung eingebracht ("geschossen"). Die Fließfähigkeit des Formstoffs, der Schießdruck und die Positionen, an denen der Formstoff in den Formhohlraum der zur Herstellung der Kerne vorgesehenen
Maschine eingebracht wird, sind dabei so abgestimmt, dass eine vollständige Formfüllung auch bei besonders feinteiligen Kernen erzielt wird. Nach dem Kernschießen werden die Kerne durch Beaufschlagung mit Wärme oder Begasung mit einem Reaktionsgas so verfestigt, dass sie aus der Kernschießmaschine entnommen und in die jeweilige Gießform eingesetzt werden können, wo sie den beim Abgießen der Metallschmelze auftretenden Belastungen standhalten.
Typische Beispiele für Gussteile, in denen derartige Kanäle und Hohlräume mittels Gießkernen abgeformt werden, sind Gehäuse für Antriebsmaschinen, die im Betrieb gekühlt werden müssen. In derartigen Maschinengehäusen sind in der Regel so genannte„Kühlmäntel" vorgesehen, d.h., ein System von Kanälen, das den Bereich der Maschine umgibt, in dem im Betrieb in Folge von Energieumsätzen Wärme entsteht. Um hierbei eine optimale Durchströmung der kritischen Bereiche der Maschine und auf diese Weise einen maximalen Kühleffekt bei geringen Abmessungen zu sichern, werden höchste Anforderungen an die Qualität der Oberflächen der durch den Gießkern jeweils abgebildeten Kanäle gestellt.
Die besondere Herausforderung bei der Herstellung von Gießkernen der hier in Rede stehenden Art besteht darin, dass die Gießkerne in der Regel keinen massiven Körper bilden, sondern vielfach durchbrochen sind, so dass ihre Wände fein zergliederte Strukturen bilden, die Inseln, in denen größere Mengen des Kernmaterials versammelt sind, größere und dickere Bahnen, fein verästelte Stege, größere Brücken und andere filigran geformte
Formelemente umfassen können. Aufgrund der umlaufend geschlossenen, im Querschnitt typischerweise kreisförmigen oder ellipsoiden Grundgestalt der Gießkerne ist bei derart feinzergliederten Gießkernen das Entformen der Kerne aus der Kernschießmaschine nur mit großem Aufwand möglich. So müssen komplexe Schieberkonstruktionen und desgleichen vorgesehen werden, um trotz der großen Zahl von Hinterschnitten und Durchbrechungen die formgebenden Bauteile der Kernschießmaschine vom fertigen Kern trennen zu können. Abgesehen von den hohen Kosten, die eine derart komplexe Maschine mit sich bringt, erschwert dieser Aufwand eine großtechnische, schnell getaktete Serienfertigung von Gießkernen der hier in Rede stehenden Art.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Aufgabe ergeben, einen in seiner Grundform einem Hohlkörper entsprechenden Gießkern zu gestalten, der eine einfache Herstellung ermöglicht.
Die Erfindung hat diese Aufgabe durch einen Gießkern gelöst, der mindestens die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale besitzt.
Ebenso sollte die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gießkerns angeben.
Diese Aufgabe hat die Erfindung dadurch gelöst, dass bei der Herstellung erfindungsgemäß gestalteter Gießkerne mindestens die in Anspruch 10 genannten Arbeitsschritte absolviert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Ein erfindungsgemäßer Gießkern, der die Grundform eines Hohlkörpers aufweist, wobei der Gießkern aus einem Formstoff geformt ist, welcher aus einer Mischung besteht, die aus einem Formsand und einem Binder sowie optional aus zur Einstellung seiner Eigenschaften zugegebenen Additiven gebildet ist, ist somit erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkern in mindestens zwei Teilsegmente geteilt ist und an den
Randseiten, mit denen zueinander benachbart angeordnete Teilsegmente aneinander stoßen, oder in der Nachbarschaft von diesen Randseiten miteinander formschlüssig zusammenwirkende Formelemente vorgesehen sind, über die die zueinander benachbart angeordneten Teilesegmente mindestens in einer Richtung durch Formschluss gegeneinander
unbeweglich festgelegt sind.
Ein erfindungsgemäßer Gießkern ist also nicht in einem Stück hergestellt, sondern aus zwei oder mehr Teilsegmenten zusammengesetzt. Da diese Einzelsegmente selbst keinen Hohlraum mehr umgrenzen, können sie im konventionellen Kernschießprozess mit einfach gestalteten Kernwerkzeugen hergestellt werden. Komplexe Schieberanordnungen, wie sie zur Abbildung von Hohlkörpern benötigt werden, sind zur Herstellung der Teilsegmente nicht erforderlich. Gleichzeitig sind die erfindungsgemäß gebildeten
Teilsegmente aufgrund ihrer begrenzten räumlichen Ausdehnung auch dann vergleichbar unempfindlich, wenn sie filigran mit vielen Durchbrechungen und desgleichen gestaltet sind. Dies erlaubt es, die Teilsegmente
unkompliziert zu lagern und zum Zusammenbau des Gießkerns zu transportieren. Dabei kann der Zusammenbau des erfindungsgemäßen Gießkerns im Zuge des Zusammenbaus der gesamten Gießform, in der er eingesetzt werden soll oder an einer hiervon separierten Stelle,
vorgenommen werden.
Dadurch, dass die Teilsegmente der erfindungsgemäßen Gießform durch die formschlüssig zusammenwirkenden Formelemente in ihrer relativen Lage fixiert sind, ist einerseits sichergestellt, dass die Teilsegmente beim Zusammenbau des Gießkerns auf einfache Weise ihre korrekte Position finden. Andererseits ist über die formschlüssige Verkopplung gewährleistet, dass die Teilsegmente beim Gießvorgang auch unter der Last der in die Gießform eingegossenen und den Gießkern penetrierenden Schmelze ihre Position beibehalten.
Unterstützt werden kann bei einer erfindungsgemäßen Gießform der sichere Halt der Teilsegmente untereinander dadurch, dass die Teilsegmente im Bereich der sie formschlüssig miteinander verkoppelnden Formelemente miteinander verklebt sind. Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, die Formelemente dazu zu nutzen, den erfindungsgemäßen Gießkern an die anderen Gießkerne oder Formteile der jeweiligen Gießform anzukoppeln. So kann es beispielsweise zweckmäßig sein, die Formelemente, über die benachbarte Teilsegmente eines erfindungsgemäßen Gießkerns
gegeneinander in mindestens einer Richtung unverschiebbar durch
Formschluss festgelegt sind, als in radialer Richtung vorstehende
Vorsprünge auszubilden. Derart als Vorsprünge ausgebildete, die
Teilsegmente formschlüssig gegeneinander festlegende Formelemente ermöglichen beispielsweise ein einfaches Ankoppeln der Teilsegmente an die den Gießkern in der Gießform umgebenden Formteile und Kerne, wie Seitenkerne, und damit einen einfachen automatisierbaren Zusammenbau der erfindungsgemäßen Gießform.
Nach dem Entformen bilden die Vorsprünge, die durch die zur
formschlüssigen gegenseitigen Festlegung der Teilsegmente vorgesehenen Formteile gebildet sind, am fertigen Gussteil dann Öffnungen ab, die zu den durch die Gießform im Gussteil abgebildeten Hohlräumen, Kanälen etc.
führen. Diese Öffnungen können durch nachträglich eingesetzte und mit dem umgebenden Material des Gussteils beispielsweise stoffschlüssig, z.B. durch Kleben oder Schweißen, verbundene Stopfen verschlossen oder in anderer Weise mit Zusatzmaterial, beispielsweise in einem Schweißvorgang, verschlossen werden.
Vor dem Verschließen können die durch die Vorsprünge abgebildeten Öffnungen zum Versäubern eines möglicherweise vorhandenen Stegs genutzt werden, der sich durch Metallschmelze bilden kann, die in die Fügefuge zwischen zwei aufeinandertreffenden Teilsegmenten gedrungen ist. Hierzu kann ein geeignetes spanabhebendes Werkzeug, wie ein Bohrer oder Fräser, durch die jeweilige Öffnung geführt werden.
Als besonders vorteilhaft erweist sich die erfindungsgemäße Segmentierung, wenn der Gießform die Grundform eines sich in einer Längsrichtung erstreckenden Hohlzylinders mit zwei in Längsrichtung einander
gegenüberliegenden Stirnseiten hat. Durch entsprechend gelegte
Teilungsfugen zwischen den Teilsegmenten können bei einem derart zylinderrohrförmig gestalteten Gießkern die einzelnen Teilsegmente schalenartig geformt sein. Genauso kann es aber auch zweckmäßig sein, ein oder mehrere Teilsegmente so von den anderen Teilsegmenten der Gießform zu trennen, dass die betreffenden Teilsegmente ringförmig sind. Es versteht sich dabei von selbst, dass eine derartige ringförmige Gestaltung auch für alle Teilsegmente der Gießform vorteilhaft sein kann, wenn die Formgebung des Gießkerns einen entsprechenden Verlauf der
Teilungsfugen zwischen den Teilsegmenten hergibt.
Eine insbesondere für die Herstellung eines Kühlmantels einer elektrisch betriebenen Antriebsmaschine typische Gestaltung eines
erfindungsgemäßen Gießkerns zeichnet sich dadurch aus, dass der Gießkern mindestens über einen Abschnitt als um den vom Gießkern umgrenzten Raum mäanderförmig verlaufendes Band ausgebildet ist.
Wie voranstehend schon angedeutet, wird bei einem erfindungsgemäßen Gießkern der Verlauf der Teilungsfuge zwischen den Teilsegmenten eines erfindungsgemäßen Gießkern entsprechend dem Verlauf und der
Anordnung der Strukturen gewählt, die im Bereich seiner Wandung vorgesehen sind, um im Gussteil Hohlräume, Kanäle und desgleichen abzubilden. Dabei kann sich die Teilungsfuge zwischen zwei benachbarten Teilsegmenten mindestens abschnittsweise in Längsrichtung des Gießkerns erstrecken oder zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung des
Gießkerns verlaufen. Selbstverständlich kann eine Teilungsfuge auch in ihrem Verlauf ihre Richtung wechseln, also über einen Abschnitt in
Längsrichtung des Gießkerns und über einen anderen Abschnitt in
Umfangsrichtung und so fort verlaufen. Insbesondere im Fall, dass der Gießkern die Form eines Zylinderhohlkörpers aufweist, hat es sich dabei als zweckmäßig erwiesen, wenn sich die Teilungsebene zwischen mindestens zwei zueinander benachbarten Teilsegmenten von der einen bis zur anderen Stirnseite des Gießkerns erstreckt.
Für die formschlüssige Festlegung der aneinander stoßenden Teilsegmente einer erfindungsgemäßen Gießform besonders geeignet herausgestellt hat es sich, wenn als Formelemente, über die benachbarte Teilsegmente gegeneinander in mindestens einer Richtung unverschiebbar durch
Formschluss festgelegt sind, an der Randseite des ersten Teilsegments ein Vorsprung und an der Randseite des zweiten Teilsegments eine
Ausnehmung ausgebildet ist, die der Vorsprung des ersten Teilsegments füllt. Die Ausnehmung kann dabei beispielsweise als keil-, konus- oder halbschalenförmige Einsenkung und der Vorsprung im Querschnitt entsprechend keil- oder halbkreisförmig ausgebildet oder als Konus geformt sein. Auf diese Weise finden die miteinander zu verkoppelnden
Teilsegmente über ihre miteinander formschlüssig zusammenwirkenden Formelemente nach Art einer Selbstzentrierung beim Zusammensetzen des Gießkerns präzise ihre vorgesehene Relativposition.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht folglich darin, einen komplex geformten, in seiner Grundform einen Hohlkörper darstellenden Gießkern in Teilsegmente zu zerlegen, die aufgrund ihrer räumlich nicht mehr geschlossenen Gestalt einfacher herzustellen sind, gleichzeitig aber in dem Gießkern über geeignet gestaltete Formelemente so gegeneinander festgelegt sind, dass eine präzise Abbildung der jeweils durch den Gießkern im Gussteil abzuformenden Hohlräume, Kanäle und desgleichen
gewährleistet ist.
Diesem Kerngedanken folgend sieht das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Gießkerns mindestens folgende Arbeitsschritte vor: a) Herstellen der Teilsegmente des Gießkerns, wobei die Teilsegmente zueinander räumlich getrennt und körperlich unabhängig voneinander aus einem Formstoff geformt werden, der aus einem Formsand und einem Binder sowie optional zur Einstellung seiner Eigenschaften zugegebenen Additiven besteht;
b) Zusammenfügen der räumlich getrennt voneinander hergestellten
Teilsegmente zu dem Gießkern.
„Räumlich getrennt" und„körperlich unabhängig" bedeutet in diesem
Zusammenhang, dass für jedes der Teilsegmente jeweils ein eigener formgebender Hohlraum in einer Kernschießmaschine vorgesehen ist. Dies schließt selbstverständlich die für die Praxis wichtige Möglichkeit ein, die Teilsegmente gemeinsam und gleichzeitig in einem Kernschießkasten zu formen, in dem für jedes der Teilsegmente ein Formhohlraum vorgesehen ist. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine kostengünstige und zeitsparende Herstellung jeweils eines Satzes von Teilsegmenten, die gemeinsam zu einem erfindungsgemäßen Gießkern zusammengesetzt werden können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Deren Figuren zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 einen Gießkern in einer perspektivischen Ansicht von oben;
Fig. 2 einen Ausschnitt A des Gießkerns gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 das Unterteil eines Kernschießkastens in Draufsicht.
Der Gießkern 1 weist die Grundform eines zylindrischen Hohlkörpers auf und umgrenzt dementsprechend einen Innenraum IR, der sich in Längsrichtung LR von der unteren Stirnseite SU zur oberen Stirnseite SO des Gießkerns 1 erstreckt.
Der aus einem hierzu bewährten, aus einem Formsand und einem organischen oder anorganischen Binder in an sich bekannter Weise gemischten Formstoff geformte Gießkern 1 dient zum Abbilden eines Kühlwassermantels in einem Gehäuse für einen als Fahrzeugantrieb dienenden Elektromotor, der in einer hier weiter nicht dargestellten, beispielsweise als Kernpaket zusammengesetzten Gießform aus einer Leichtmetallschmelze, wie beispielsweise aus einem konventionellen Aluminiumgusswerkstoff, gegossen wird.
Die Umfangswand 2 des Gießkerns 1 ist durch einen ringsegmentartigen, um die Längsachse LX des Gießkerns 1 umlaufenden Ringabschnitt 3 und einen Mäanderabschnitt 4 gebildet.
Ausgehend von einem in radialer Richtung RR nach außen abstehenden, im fertigen Gehäuse eine Einströmöffnung darstellenden Vorsprung 5 erstreckt sich der nach Art eines Bandes mit einer gewissen Dicke geformte
Ringabschnitt 3 über etwa drei Viertel des Umfangs des Gießkerns 1.
An das Ende des Ringabschnitts 3 ist der Beginn des Mäanderabschnitts 4 angeschlossen. Die Windungen 6 des Mäanderabschnitts 4 sind jeweils so gelegt, dass seine Längsabschnitte 7 achsparallel zur Längsachse LX liegen. Dabei verläuft der Mäanderabschnitt 4 ausgehend von dem Ende des Ringabschnitts 3 in entgegengesetzter Richtung des Ringabschnitts 3 um den vom Gießkern 1 umgrenzten Innenraum IR, bis er mit seinem am Ende eines Längsabschnitts T vorgesehenen Ende benachbart zum Beginn des Mäanderabschnitts 4 angelangt. Der dort radial nach außen abstehende Vorsprung 8 bildet im fertigen Gehäuse die Abströmöffnung des durch den Gießkern 1 zu formenden Wassermantels ab. Der Gießkern 1 ist in neun Teilsegmente 9 - 17 aufgeteilt. Das erste
Teilsegment 9 erstreckt sich ausgehend vom Vorsprung 5 über die Hälfte der Länge des Ringabschnitts 3. Das zweite Teilsegment 10 nimmt die zweite Hälfte des Ringabschnitts 3 ein. Das dritte bis neunte Teilsegment 11 - 17 erstreckt sich jeweils über etwa ein siebtel der Länge des
Mäanderabschnitts 4, wobei das neunte Teilsegment 17 um den zum Ende des Mäanderabschnitts 4 führenden Längsabschnitt länger ist als die anderen Teilsegmente 11 - 16 des Mäanderabschnitts 4.
Die Teilungsfugen (von denen in Fig. 1 die Teilungsfugen 18 - 24 sichtbar sind), in denen die Teilsegmente 9,10; 10,11 ; 11 ,12; 12,13; 13;14; 14;15; 15,16; 16,17 aufeinander stoßen, verlaufen jeweils in einem ersten Abschnitt 25 in Längsrichtung LR und in einem daran anschließenden Abschnitt 26 in Umfangsrichtung UR , wobei der zwischen den Abschnitten 25 und 26 eingeschlossene Winkel ungleich 90° sein kann, die Ausrichtung des Abschnitts 25 also nicht nur eine Komponente in Längsrichtung LR, sondern auch in Umfangsrichtung UR und die Ausrichtung des Abschnitts 26 nicht nur eine Komponente in Umfangsrichtung UR, sondern auch in
Längsrichtung LR aufweisen kann.
Dabei ist im Bereich jeder Teilungsfuge 18 - 24 angrenzend an die jeweils in der Teilungsfuge 18 - 24 aufeinander treffenden Randseiten der
Teilsegmente 9 - 16 ein Formelement 27a,27b,28a,28b,29a,29b,30a,30b in Form eines radial nach außen vorstehenden Vorsprungs ausgebildet. Von den an den Teilungsfugen 18 - 24 derart gebildeten Paaren 27a,27b;
28a,28b; 29a,29b; 30a,30b von Formelementen 27a - 30b weist das eine Formelement 27a,28a,29a,30a jeweils eine sich über seine Vorsprungslänge LV erstreckende Ausnehmung 31 auf, die nach Art einer im Querschnitt einem Drittelkreis entsprechend geformten Einkerbung geformt ist. Die den Formelementen 27a, 28a,29a,30a jeweils zugeordneten Formelemente 27b,28b,29b,30b sind dementsprechend keilförmig mit einem ebenfalls drittelkreisförmigen Querschnitt. Auf diese Weise füllen die Formelemente 27b,28b,29b,30b jeweils die Ausnehmung 31 der zugeordneten
Formelemente 27a,28a,29a,30a, so dass aus Formelemente-Paaren
27a,27b; 28a,28b; 29a,29b; 30a,30b gebildete, radial nach außen
vorstehende Vorsprünge einen insgesamt kreisförmigen Querschnitt besitzen.
Über die an den Teilsegmenten 9 -17 jeweils vorgesehenen Formelemente 27a - 30b und ihre im Bereich der Teilungsfugen 18 - 24 aneinander stoßenden Randseiten sind die Teilsegmente 9 - 17 in Umfangsrichtung UR und in Längsrichtung LR gegeneinander formschlüssig so festgelegt, dass eine Relativbewegung in Umfangsrichtung UR und in Längsrichtung LR auf die untere Stirnseite SU verhindert ist.
Zur Herstellung des Ringkerns 1 wird ein Kernschießkasten bereitgestellt, von dem in Fig. 3 das Unterteil 40 dargestellt ist. Der hier der
Übersichtlichkeit halber weiter nicht gezeigte Kernschießkasten ist dabei so eingerichtet, dass in ihm die Teilsegmente 9 - 17 für zwei gleichartige Ringkerne 1 geschossen werden können. Dementsprechend sind in dem Unterteil 40 des Kernschießkastens und im zugehörigen, hier nicht dargestellten Oberteil des Kernschießkastens in entsprechender Weise zwei Sätze von räumlich voneinander separierten Formhohlräumen 49 - 57 eingeformt. Nach Schließen des Kernkastens können auf diese Weise zwei Sätze von Teilsegmenten 9 - 17 in an sich bekannter Weise geschossen werden. Diese werden anschließend zu zwei Ringkernen 1
zusammengesetzt. Dabei kann dieses Zusammensetzen erfolgen, bevor die Gießkerne 1 in die jeweilige Gießform gesetzt werden, oder die
Teilsegmente 9 - 17 können in der jeweiligen Gießform zu dem in ihr vorgesehenen Gießkern 1 zusammengesetzt werden. BEZUGSZEICHEN
1 Gießkern
2 Umfangswand des Gießkerns 1
3 Ringabschnitt des Gießkerns 1
4 Mäanderabschnitt des Gießkerns 1
5 Vorsprung
6 Windungen
7, T Längsabschnitte
8 Vorsprung
9 - 17 Teilsegmente
18 - 24 Teilungsfugen
25 in Längsrichtung LR verlaufender Abschnitt der Teilungsfugen
26 in Umfangsrichtung UR verlaufender Abschnitt der
Teilungsfugen
27a - 30b Formelemente
31 Ausnehmung
40 Kernkasten-Unterteil
49 - 57 Formhohlräume
IR vom Gießkern umgrenzter Innenraum
LR Längsrichtung des Gießkerns 1
LV Vorsprungslänge
UR Umfangsrichtung des Gießkerns 1
RR radiale Richtung
SU untere Stirnseite des Gießkerns 1
SO obere Stirnseite des Gießkerns 1
LX Längsachse des Gießkerns 1

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Gießkern, der die Grundform eines Hohlkörpers aufweist, wobei der
Gießkern (1) aus einem Formstoff geformt ist, welcher aus einer Mischung besteht, die aus einem Formsand und einem Binder sowie optional aus zur Einstellung seiner Eigenschaften zugegebenen Additiven gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkern (1 ) in mindestens zwei Teilsegmente (9-17) geteilt ist und dass an den Randseiten, mit denen zueinander benachbart angeordnete Teilsegmente (9-17) aneinander stoßen, oder in der Nachbarschaft von diesen
Randseiten miteinander formschlüssig zusammenwirkende Formelemente (28a - 30b) vorgesehen sind, über die die zueinander benachbart angeordneten Teilesegmente (9-17) mindestens in einer Richtung (LR.UR) durch Formschluss gegeneinander unbeweglich festgelegt sind.
Gießkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das er die Grundform eines sich in einer Längsrichtung (LR) erstreckenden Hohlzylinders mit zwei in Längsrichtung (LR) einander gegenüberliegend Stirnseiten (SO.SU) hat.
3. Gießkern nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass er mindestens über einen Abschnitt (4) als um den vom Gießkern (1) umgrenzten Raum (IR) mäanderförmig verlaufendes Band ausgebildet ist.
4. Gießkern nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilsegmente (9-17) miteinander mindestens im Bereich ihrer sie formschlüssig gegeneinander festlegenden Formelemente (28a - 30b) miteinander verklebt sind.
5. Gießkern nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sich die Teilungsfuge (18 - 24) zwischen zwei benachbarten Teilsegmenten (9-17) mindestens abschnittsweise in Längsrichtung (LR) des Gießkerns (1) erstreckt.
6. Gießkern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Teilungsfuge (18 - 24) zwischen mindestens zwei zueinander benachbarten Teilsegmenten (9- 7) von der einen bis zur anderen Stirnseite des Gießkerns (1) erstreckt.
7. Gießkern nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Teilungsfuge (18 - 24) zwischen zwei zueinander benachbarten Teilsegmenten (9-17) in Umfangsrichtung (UR) des Gießkerns (1) verläuft.
8. Gießkern nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass als Formelemente (28a - 30b), über die benachbarte Teilsegmente (9-17) gegeneinander in mindestens einer Richtung (LR.UR) unverschiebbar durch Formschluss festgelegt sind, an der Randseite des ersten Teilsegments (9-17) einen Vorsprung und an der Randseite des zweiten Teilsegments (9-17) eine Ausnehmung (31 ) ausgebildet ist, die der Vorsprung des ersten Teilsegments (9-17) füllt.
9. Gießkern nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formelemente (28a - 30b), über die benachbarte Teilsegmente (9-17) gegeneinander in mindestens einer Richtung (LR,UR) unverschiebbar durch Formschluss festgelegt sind, als in radialer Richtung vorstehende Vorsprünge ausgebildet sind.
10. Verfahren zum Herstellen eines gemäß einem der voranstehenden
Ansprüche ausgebildeten Gießkerns (1), umfassend folgende
Arbeitsschritte:
a) Herstellen der Teilsegmente (9-17) des Gießkerns (1 ), wobei die
Teilsegmente (9 - 7) zueinander räumlich getrennt und körperlich unabhängig voneinander aus einem Formstoff geformt werden, der aus einem Formsand und einem Binder sowie optional zur
Einstellung seiner Eigenschaften zugegebenen Additiven besteht; b) Zusammenfügen der räumlich getrennt voneinander hergestellten
Teilsegmente (9-17) zu dem Gießkern (1 ).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilsegmente (9-17) gemeinsam und gleichzeitig in einem
Kernschießkasten geformt werden, in dem für jedes der Teilsegmente (9 -
17) ein Formhohlraum (49 - 57) vorgesehen ist.
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