WO2014108419A1 - Mit salzschmelze infiltrierte salzkerne vorzugsweise für druckgussapplikationen - Google Patents

Mit salzschmelze infiltrierte salzkerne vorzugsweise für druckgussapplikationen Download PDF

Info

Publication number
WO2014108419A1
WO2014108419A1 PCT/EP2014/050185 EP2014050185W WO2014108419A1 WO 2014108419 A1 WO2014108419 A1 WO 2014108419A1 EP 2014050185 W EP2014050185 W EP 2014050185W WO 2014108419 A1 WO2014108419 A1 WO 2014108419A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
salt
cores
core
infiltrated
melt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/050185
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Stingl
Dieter Käfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Emil Mueller GmbH
Original Assignee
Emil Mueller GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Emil Mueller GmbH filed Critical Emil Mueller GmbH
Priority to EP14700242.2A priority Critical patent/EP2943300A1/de
Publication of WO2014108419A1 publication Critical patent/WO2014108419A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/105—Salt cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/44—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles
    • B29C33/52—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles soluble or fusible

Definitions

  • the invention relates to salt cores as cavity placeholders in castings and to processes for producing such salt cores.
  • the preferred field of application of such cores is the die casting process, where due to the very high operating pressures (up to 2000 bar) the cores in the millisecond range are subjected to extreme thermomechanical action by the melt flowing in at high speed. Due to the high pressure on all sides, the cores are more or less compressed depending on the porosity. This leads to an offset of the cores in the casting (core layer) or to the breakage of the cores. Furthermore, the existing porosity causes a very rough surface in the casting because the melt is pressed into the open pore structure. This can not be prevented until now by the application of sizing. Desired is i. A. a smooth surface of the contour after rinsing the cores from the casting. This can be achieved with the cores according to the invention.
  • melt-cast cores have been in use in the foundry industry for decades. However, a wide application is not possible due to the shrinkage of the melt-cast cores occurring when cooling in the mold. The shrinkage is in the range of 3 to 8% and often leads to cracks in cores of complex geometry. Due to this shrinkage problem, only cores of low complexity can be realized. The variety of forms is thus severely limited. By contrast, very complex geometries can be represented, in particular by core shooting, which has been the state of the art in sand cores for many years.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned, in particular the provision of salt cores with low residual porosities and high Strength with which even complex geometries can be represented and the provision of a method for producing such cores.
  • a salt core according to the invention differs from salt cores known from the prior art in that the salt cores have a matrix of solidified salt melt and salt crystals distributed in the matrix.
  • the salt cores are produced by the infiltration of the porous shaped, for example shot, pressed or crushed, salt core with a molten salt.
  • the salt cores can be infiltrated with a liquid molten salt after shaping and sintering by means of overpressure or underpressure.
  • Shot or pressed salt cores have a residual porosity in the range of 10% to 40% after shaping and sintering. Due to the infiltration of the cores according to the invention with molten salt, the residual porosity can be reduced to less than 5%, preferably even to less than 3%; to aim for is a porosity of 0%.
  • a method according to the invention comprises a first salt and a second salt, from which a salt core is formed.
  • the first salt is melted and the second salt is used in the form of salt crystals. Both salts are combined so that the first molten salt forms a matrix in which the crystals of the second salt are taken up.
  • the melt is then cooled, so that a matrix of solidified molten salt is formed, in which the salt crystals are absorbed.
  • the salt crystals of the second salt may be provided in a mold and the melt of the first salt may be poured onto the salt crystals of the second salt, so that the crystals of the first salt are taken up in the matrix of the solidified melt and in the mold be formed.
  • melt of the first salt are mixed with the salt crystals of the second salt and from the mixture, a salt core is formed, preferably by means of casting.
  • a high complexity of the shape / geometry of the cores by core shooting is feasible, especially because no strong volume shrinkage during cooling of the core is formed as for example in the melt casting via the die casting process. Even filigree cores can be infiltrated by reducing the viscosity of the infiltrating melt by elevated temperatures.
  • the crystalline phase of the preformed cores remains essentially intact during melt infiltration.
  • the properties of the core can be selectively varied.
  • the salt cores according to the invention predominantly consist of crystalline salt. Crystalline salt is more easily soluble than solidified salt, which is made of die-cast cores, and therefore can be more easily dissolved out of the molded part after casting. ⁇ No outgassing during casting, as only inorganic components are used.
  • Salt cores according to the invention as cavity locators in the production of, in particular, metallic castings are characterized in that they are infiltrated with a liquid salt melt.
  • the salt cores to be infiltrated may be preferably prepared by the method of core shooting, but also production by pressing or crushing or the like is possible.
  • the salt cores contain 50 to 98 wt .-%, preferably 70 to 85 wt .-% crystalline salt.
  • the porosity present in these cores is essentially filled with infiltrated, solidified salt.
  • substantially filled is understood according to the invention that the salt cores according to the invention after infiltration have a residual porosity of less than 5%, preferably less than 3% and particularly preferably less than 2%.
  • the crystalline salt content may have a unimodal, but also bimodal or multimodal particle size distribution.
  • a bi- or multimodal particle size distribution can be advantageous in terms of a particularly dense packing of the crystals and thus allow a high proportion of crystalline salt in the core. This is simplified the solution of the core after casting of the molding, because the crystalline fraction improves the solubility of the core.
  • Essential selection criteria for the salts to be used are their toxicity, solubility and melting point.
  • the melting point of the salt used for infiltration should be below the crystalline salt used so that it does not melt during infiltration. Therefore, eutectic salt mixtures whose melting point is lower than that of the individual salts are preferably used for infiltration.
  • salts for example, salts, chlorides, sulfates, phosphates or nitrates of the alkali, alkaline earth or the subgroup elements or mixtures of these salts, in particular sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride and / or potassium sulfate, magnesium sulfate, ammonium sulfate can be used.
  • the melt for infiltrating the salt cores comprises a sodium sulfate and / or a sodium carbonate melt.
  • These salts are nontoxic and economically useful, especially when melts of eutectic mixtures of these salts are used, for example with NaCl.
  • An inventive method for producing such salt cores is characterized in that the salt cores are infiltrated after shaping by shooting or pressing or crushing and subsequent sintering with the aid of positive pressure or negative pressure with a liquid salt melt.
  • a pressure casting method can be used.
  • the invention is not limited to this method; Of course, all methods which result in infiltration of the porous salt cores with a molten salt are applicable.
  • Such a method may include, for example, the following steps:
  • the core to be infiltrated and / or the mold and / or a printing tool can be preheated.
  • such an approach naturally has the advantage that the melt does not cool too quickly during filling, in particular in contact with the molding tool. Otherwise, uneven infiltration of the salt core may occur.
  • the preheating of the tool a thick edge layer of molten and solidified salt can be avoided around the core, because the melt just does not cool so quickly in contact with the mold.
  • Fig. 1A Recording a Llvesssehl iffgarparats an infiltrated salt core of the type
  • FIG. 1B image of a longitudinal section preparation of an infiltrated salt core of the type 0/100, No. 1, cf. Tab. 2;
  • FIG. 2B shows a longitudinal section of an infiltrated salt core of the type.
  • the grain size of the crystalline salt is in the range of 0.01 mm to 2 mm.
  • Particularly preferred particle size ranges are between 0.01 to 0.29 mm, between 0.3 to 1, 3 mm and / or between 1, 31 to 2.0 mm, the first two fractions as a rather fine-grained salt and the last fraction as rather coarse-grained salt can be used in multimodal composite mixtures.
  • the infiltration was carried out by a pressure casting method.
  • the core to be infiltrated was preferably preheated and placed in a likewise preferably preheated mold (see Table 1). Subsequently, the melt was poured into the mold and a die set. The melt was infiltrated into the core under a pressure of 100 MPa and the finished core was removed from the mold after a cooling phase.
  • Tab. 1 the core to be infiltrated was preferably preheated and placed in a likewise preferably preheated mold (see Table 1).
  • the melts used each have a eutectic composition and are thin at the temperatures used between 780 and 800 ° C.
  • the melting point of NaCl is 801 ° C, so that the molten salt cooling during filling has little effect on the crystallinity of the salt crystals of the core.
  • the macroscopic images of longitudinal sections of infiltrated cores shown in FIG. 1 show that a crystalline structure with individual NaCl crystals 1 in a glassy matrix 2 of infiltrated molten salt is obtained.
  • FIG. 1A shows a longitudinal section of an infiltrated salt core whose crystalline phase consists of 50% fine and 50% coarse salt crystals (type 50/50, No. 1, Tab. 2).
  • FIG. 1B shows a longitudinal section of an infiltrated salt core in which the crystalline phase consists of 0% fine and 100% coarse salt crystals (type 0/100, No. 1, Tab. 2).
  • the cores used had porosities between 38 and 43% by volume, cf. Tab. 2. By infiltration with the molten salt residual porosities between 1, 5 and 2.7 vol% could be achieved. Macroscopically, in the longitudinal section preparations, cf. Fig. 1 and 2, no porosity at all recognizable. The porosity was determined on the basis of the ceramic porosity by means of saturation, ie: The cores were under vacuum with a liquid infiltrated, which does not dissolve the salt, such as ethanol or silicone oil. About the amount of aspirated liquid then the pore volume was determined.
  • Infiltrated salt cores according to the invention generally have smooth and shiny surfaces. This smooth surface offers the advantage over salt cores known from the prior art that even the castings produced with these cores have smooth surfaces and are thus of high quality.
  • FIGs. 2A and 2B again show in close-up that porosities in the core structure are not recognizable macroscopically and individual crystals 1 are present in a solidified salt matrix 2.
  • Figure 2A shows a longitudinal section of an infiltrated salt core type 50/50, No. 2;
  • FIG. 2B shows a longitudinal section of an infiltrated salt core type 0/100, No. 8, cf. Tab. 2.

Landscapes

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

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind Salzkerne als Hohlraumplatzhalter in Gussteilen, die eine Matrix aus erstarrter Salzschmelze und in der Matrix verteilte Salzkristalle aufweisen sowie Verfahren zur Herstellung solcher Kerne.

Description

Mit Salzschmelze infiltrierte Salzkerne vorzugsweise für
Druckgussapplikationen
Gegenstand der Erfindung sind Salzkerne als Hohlraumplatzhalter in Gussteilen sowie Verfahren zur Herstellung solcher Salzkerne.
Das bevorzugte Einsatzgebiet solcher Kerne ist das Druckgussverfahren, wo aufgrund der sehr hohen Betriebsdrücke (bis 2000 bar) die Kerne im Millisekundenbereich extrem thermomechanisch durch die mit hoher Geschwindigkeit einströmende Schmelze beansprucht werden. Durch den hohen allseitigen Druck werden die Kerne in Abhängigkeit von der Porosität mehr oder weniger stark komprimiert. Dies führt zu einem Versatz der Kerne im Gussteil (Kernlage) bzw. zum Bruch der Kerne. Des weiteren verursacht die vorhandene Porosität eine sehr raue Oberfläche im Gußteil, weil die Schmelze in die offene Porenstruktur gepresst wird. Dies kann bis dato auch durch das Aufbringen von Schlichten nicht verhindert werden. Erwünscht ist i. A. eine möglichst glatte Oberfläche der Kontur nach dem Ausspülen der Kerne aus dem Gussteil. Dies kann mit den erfindungsgemäßen Kernen erreicht werden. Reine schmelzgegossenen Kerne sind im Gießereiwesen seit Jahrzehnten im Einsatz. Eine breite Anwendung ist aber aufgrund der auftretenden Schwindung der schmelzgegossenen Kerne beim Erkalten in der Form nicht möglich. Die Schwindung liegt im Bereich von 3 bis 8% und führt bei Kernen mit komplexer Geometrie häufig zur Rissbildung. Aufgrund dieser Schrumpfungsproblematik sind lediglich Kerne mit geringer Komplexität realisierbar. Die Formenvielfalt ist somit stark eingeschränkt. Dagegen sind insbesondere durch das Kernschiessen sehr komplexe Geometrien darstellbar, was bei Sandkernen seit vielen Jahren Stand der Technik ist. Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung der genannten Nachteile, insbesondere die Bereitstellung von Salzkernen mit geringen Restporositäten und hoher Festigkeit, mit denen auch komplexe Geometrien darstellbar sind sowie die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung solcher Kerne.
Diese Aufgabe wird mit Salzkernen gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstands der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein erfindungsgemäßer Salzkern unterscheidet sich von aus dem Stand der Technik bekannten Salzkernen dadurch, dass die Salzkerne eine Matrix aus erstarrter Salzschmelze und in der Matrix verteilte Salzkristalle aufweisen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Salzkerne durch die Infiltration des porösen geformten, beispielsweise geschossenen, gepressten oder gequetschten, Salzkerns mit einer Salzschmelze hergestellt. Die Salzkerne können nach der Formgebung und dem Sintern mit Hilfe von Überdruck oder Unterdruck mit einer flüssigen Salzschmelze infiltriert werden.
Geschossene bzw. gepresste Salzkerne weisen nach Formgebung und Sinterung eine Restporosität im Bereich von 10% bis 40% auf. Durch die erfindungsgemäße Infiltration der Kerne mit Salzschmelze kann die Restporosität auf kleiner 5%, bevorzugt sogar auf kleiner 3%, gesenkt werden; anzustreben ist eine Porosität von 0%.
Demgemäß umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren ein erstes Salz und ein zweites Salz, aus denen ein Salzkern gebildet wird. Das erste Salz wird erschmolzen, und das zweite Salz wird in Form von Salzkristallen verwendet. Beide Salze werden so zusammengeben, dass das erste geschmolzene Salz eine Matrix bildet in der die Kristalle des zweiten Salzes aufgenommen sind. Die Schmelze wird anschließend abgekühlt, so dass eine Matrix aus erstarrter Salzschmelze entsteht, in der die Salzkristalle aufgenommen sind. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die Salzkristalle des zweiten Salzes in einer Form bereitgestellt werden und die Schmelze des ersten Salzes auf die Salzkristalle des zweiten Salzes gegossen werden, so dass die Kristalle des ersten Salzes in der Matrix der erstarrten Schmelze aufgenommen sind und in der Form geformt werden.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schmelze des ersten Salzes mit den Salzkristallen des zweiten Salzes vermischt werden und aus dem Gemisch ein Salzkern geformt wird, bevorzugt mittels Formgießens.
Besonders bevorzugt wird das Verfahren der Infiltration von geformten Salzkernen mit Salzschmelze. In diesem Verfahren sind die Vorteile der Verfahren des Schiessens oder Pressens und des Schmelzgießens miteinander verknüpft:
· Eine hohe Komplexität der Form/Geometrie der Kerne durch Kernschiessen ist realisierbar, insbesondere auch, weil kein starker Volumenschrumpf beim Abkühlen des Kerns entsteht wie beispielsweise beim Schmelzgießen über das Druckgussverfahren. Auch sehr filigrane Kerne können infiltriert werden, indem die Viskosität der infiltrierenden Schmelze durch erhöhte Temperaturen reduziert wird.
• Die kristalline Phase der vorgeformten Kerne bleibt bei der Schmelzinfiltration im Wesentlichen erhalten. Durch das Verhältnis kristallines Salz zu infiltriertem, erstarrten Salz können die Eigenschaften des Kerns gezielt variiert werden.
· Für die Schmelze und/oder das kristalline Salz können kostengünstige und biologisch/ökologisch unbedenkliche Salze verwendet werden.
• Durch die Infiltration der Kerne mit Salzschmelze tritt keine oder nur eine sehr geringe Kompression der Kerne beim Druckguss auf (keine oder nur sehr geringe Restporosität, hohe Festigkeit der Kerne), wodurch eine exakte Kernlage des Bauteils nach dem Guss gewährleistet ist. • Durch die geringe Restporosität weisen die infiltrierten Salzkerne eine sehr glatte Oberfläche auf, was somit auch zu sehr glatten Oberflächen im Gussteil führt und damit eine hohe Gussqualität ermöglicht.
• Leichte und rückstandsfreie Entfernung der Kerne, da die Kerne ausschließlich aus löslichen Komponenten bestehen. Im Gegensatz zu schmelzgegossenen Kernen bestehen die erfindungsgemäßen Salzkerne überwiegend aus kristallinem Salz. Kristallines Salz ist leichter löslich als erstarrtes Salz, aus dem druckgegossenen Kerne bestehen, und kann daher nach dem Guss leichter aus dem gegossenen Formteil herausgelöst werden. · Kein Ausgasen beim Guss, da ausschließlich anorganische Komponenten verwendet werden.
Erfindungsgemäße Salzkerne als Hohlraumplatzhalter bei der Herstellung von insbesondere metallischen Gussteilen zeichnen sich dadurch aus, dass sie mit einer flüssigen Salzschmelze infiltriert sind. Die zu infiltrierenden Salzkerne können bevorzugt über das Verfahren des Kernschießens hergestellt sein, aber auch eine Herstellung durch Pressen oder Quetschen oder Ähnliches ist möglich.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthalten die Salzkerne 50 bis 98 Gew.-%, bevorzugt 70 bis 85 Gew.-% kristallines Salz. Die in diesen Kernen vorhandene Porosität ist durch infiltriertes, erstarrtes Salz im Wesentlichen verfüllt. Unter dem Begriff „im Wesentlichen verfüllt" wird gemäß der Erfindung verstanden, dass die erfindungsgemäßen Salzkerne nach der Infiltration eine Restporosität von weniger als 5%, bevorzugt von weniger als 3% und insbesondere bevorzugt von weniger als 2% aufweisen.
Der kristalline Salzanteil kann eine unimodale, aber auch bi- oder multimodale Korngrößenverteilung aufweisen. Eine bi- oder multimodale Korngrößenverteilung kann vorteilhaft in Hinblick auf eine besonders dichte Packung der Kristalle sein und damit einen hohen Anteil kristallinen Salzes in dem Kern erlauben. Dies vereinfacht die Lösung des Kerns nach dem Guss des Formteils, weil der kristalline Anteil die Löslichkeit des Kerns verbessert.
Wesentliche Auswahlkriterien für die zu verwendenden Salze sind deren Giftigkeit, die Löslichkeit und der Schmelzpunkt. Der Schmelzpunkt des zur Infiltration verwendeten Salzes sollte unterhalb des verwendeten kristallinen Salzes liegt, damit dieses bei der Infiltration nicht ebenfalls schmilzt. Deshalb werden zum Infiltrieren bevorzugt eutektische Salzmischungen verwendet, deren Schmelzpunkt niedriger liegt als die der Einzelsalze.
Es können beispielsweise als Salze Chloride, Sulfate, Phosphate oder Nitrate der Alkali- , Erdalkali- oder der Nebengruppenelemente oder Mischungen dieser Salze, insbesondere Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid und/oder Kaliumsulfat, Magnesiumsulfat, Ammoniumsulfat eingesetzt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schmelze zum Infiltrieren der Salzkerne eine Natriumsulfat- und/oder einer Natriumkarbonat- Schmelze. Diese Salze sind ungiftig und ökonomisch sinnvoll, insbesondere wenn Schmelzen aus eutektischen Gemischen dieser Salze beispielsweise mit NaCI verwendet werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung solcher Salzkerne zeichnet sich dadurch aus, dass die Salzkerne nach der Formgebung durch Schiessen bzw. Pressen oder Quetschen und anschließendes Sintern mit Hilfe von Überdruck oder Unterdruck mit einer flüssigen Salzschmelze infiltriert werden. Dazu kann beispielsweise ein Pressgieß-Verfahren angewendet werden. Die Erfindung ist aber nicht auf dieses Verfahren beschränkt; natürlich sind alle Verfahren, die zu einer Infiltration der porösen Salzkerne mit einer Salzschmelze führen, anwendbar. Ein solches Verfahren kann beispielsweise folgende Schritte umfassen:
- Schmelzen des Salzgemisches zum Infiltrieren;
- Einlegen des Salzkerns in eine Pressform;
- Eingießen der Salzschmelze in die Pressform; - Druckausübung auf die Salzschmelze, so dass diese den porösen Salzkern infiltriert;
- Abkühlen des infiltrierten Salzkerns;
- Ausformen des infiltrierten Salzkerns.
Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung können der zu infiltrierende Kern und/oder die Pressform und/oder ein Druckwerkzeug vorgewärmt werden. Ein solches Vorgehen hat zum Einen natürlich den Vorteil, dass die Schmelze beim Einfüllen nicht zu schnell abkühlt, insbesondere im Kontakt mit dem Formwerkzeug. Hier kann es sonst zu einer ungleichmäßigen Infiltration des Salzkerns kommen. Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass durch die Vorwärmung des Werkzeugs eine dicke Randschicht aus geschmolzenem und erstarrtem Salz um den Kern herum vermieden werden kann, weil die Schmelze eben im Kontakt mit dem Formwerkzeug nicht so schnell abkühlt.
Darüber hinaus treten so keine Probleme auf, die auf unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beteiligten Materialien beruhen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A: Aufnahme eines Längssehl iffpräparats eines infiltrierten Salzkerns vom Typ
50/50, Nr. 1 , vgl. Tab. 2; Fig. 1 B: Aufnahme eines Längsschliffpräparats eines infiltrierten Salzkerns vom Typ 0/100, Nr. 1 , vgl. Tab. 2;
Fig. 2A: Aufnahme eines Längsschliffpärparats eines infiltrierten Salzkerns vom Typ
50/50, Nr. 2, vgl. Tab. 2;
Fig. 2B: Aufnahme eines Längsschliffpräparts eines infiltrierten Salzkerns vom Typ
0/100, Nr. 8, vgl. Tab. 2. Es wurden je drei Salzkerne aus NaCI mit eutektisch zusammengesetzten Salzschmelzen aus NaCI und Na2SO4 sowie aus NaCI und Na2CO3 infiltriert. Genaue Mengenangaben und die Zusammensetzung des vorzugsweise eutektischen Schmelzgemischs können Tab. 1 entnommen werden. Die Salzkerne umfassten eine grobkörnige und eine feinkörnige Salzkristall-Fraktion in unterschiedlichen Mengenverhältnissen, wobei beispielsweise ein Wertepaar 80/20 in Tab. 1 und 2 unter der Rubrik ,Typ' eine Zusammensetzung aus 80% feinem Salz und 20% grobem Salz beschreibt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Korngröße des kristallinen Salzes im Bereich von 0,01 mm bis 2 mm liegen. Besonders bevorzugte Korngrößenbereiche liegen zwischen 0,01 bis 0,29 mm, zwischen 0,3 bis 1 ,3 mm und/oder zwischen 1 ,31 bis 2,0 mm, wobei die ersten beiden Fraktionen als eher feinkörniges Salz und die lezte Fraktion als eher grobkörniges Salz in multimodal zusammengesetzten Mischungen Verwendung finden können.
Die Infiltration wurde mittels eines Pressgieß-Verfahrens durchgeführt. Dazu wurde der zu infiltrierende Kern vorzugsweise vorgeheizt und in eine ebenfalls vorzugsweise vorgeheizte Pressform (vgl. Tab. 1 ) eingelegt. Anschließend wurde die Schmelze in die Pressform eingefüllt und ein Stempel aufgesetzt. Die Schmelze wurde unter einem Pressdruck von 100 MPa in den Kern infiltriert und der fertige Kern nach einer Abkühlphase aus der Form entnommen. Tab. 1
Figure imgf000010_0001
Die verwendeten Schmelzen haben jeweils eine eutektische Zusammensetzung und sind bei den verwendeten Temperaturen zwischen 780 und 800°C dünnflüssig. Der Schmelzpunkt von NaCI liegt bei 801 °C, so dass die sich beim Einfüllen abkühlende Salzschmelze nur wenig Einfluss auf die Kristallinität der Salzkristalle des Kerns hat. Die in den Fig. 1 gezeigten makroskopischen Aufnahmen von Längsschliffpräparaten infiltrierter Kerne belegen, dass ein kristallines Gefüge mit einzelnen NaCI-Kristallen 1 in einer glasigen Matrix 2 aus infiltrierter Salzschmelze erhalten ist. Figur 1A zeigt ein Längsschliffpräparat eines infiltrierten Salzkerns, dessen kristalline Phase zu 50% aus feinen und zu 50% aus groben Salzkristallen besteht (Typ 50/50, Nr. 1 , Tab. 2). Figur 1 B zeigt ein Längsschliffpräparat eines infiltrierten Salzkerns, bei dem die kristalline Phase zu 0% aus feinem und zu 100% aus groben Salzkristallen besteht (Typ 0/100, Nr. 1 , Tab. 2).
Vor der Infiltration wiesen die verwendeten Kerne Porositäten zwischen 38 und 43 Vol% auf, vgl. Tab. 2. Durch die Infiltration mit der Salzschmelze konnten Restporositäten zwischen 1 ,5 und 2,7 Vol% erreicht werden. Makroskopisch ist in den Längsschliffpräparaten, vgl. Fig. 1 und 2, überhaupt keine Porosität mehr erkennbar. Die Porosität wurde in Anlehnung zur keramischen Porosität mittels Sättigung bestimmt, d.h.: Die Kerne wurden unter Vakuum mit einer Flüssigkeit infiltriert, die das Salz nicht anlöst, also z.B. Ethanol oder Silikonöl. Über die Menge an eingesaugter Flüssigkeit wurde dann das Porenvolumen bestimmt.
Tab. 2
Figure imgf000011_0001
Erfindungsgemäße infiltrierte Salzkerne weisen in der Regel glatte und glänzende Oberflächen auf. Diese glatte Oberfläche bietet gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Salzkernen den Vorteil, dass auch die mit diesen Kernen hergestellten Gussteile glatte Oberflächen aufweisen und damit qualitativ hochwertig sind.
Die Figs. 2A und 2B zeigen nochmals in Nahaufnahme, dass Porositäten im Kerngefüge makroskopisch nicht erkennbar sind und einzelne Kristalle 1 in einer erstarrten Salzmatrix 2 vorliegen. Figur 2A zeigt ein Längsschliffpärparat eines infiltrierten Salzkerns vom Typ 50/50, Nr. 2; Fig. 2B zeigt ein Längsschliffpräparat eines infiltrierten Salzkerns vom Typ 0/100, Nr. 8, vgl. Tab. 2.

Claims

Patentansprüche
1 . Salzkerne als Hohlraumplatzhalter zur Herstellung von Gussteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzkerne eine Matrix aus erstarrter Salzschmelze und in der Matrix verteilte Salzkristalle umfassen.
2. Salzkerne nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, die sie zu 50 bis 98 Gew.-%, bevorzugt zu 70 bis 85 Gew.-% aus kristallinem Salz bestehen und der restliche Gewichtsanteil durch erstarrtes Salz gebildet ist.
3. Salzkerne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kristalline Salz in einer bimodalen oder einer multimodalen Korngrößenverteilung enthalten ist.
4. Salzkerne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrößen des kristallinen Salzes im Bereich von 0,01 mm bis 2 mm liegen, wobei das kristalline Salz insbesondere eine Korngrößenverteilung von 0,01 bis 0,29 mm, 0,3 bis 1 ,3 mm und/oder 1 ,31 bis 2,0 mm aufweist.
5. Salzkerne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kristalline Salz einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das Salz der Matrix.
6. Salzkerne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzkerne mit einer Na2SO4- und/oder einer Na2CO3- Schmelze und/oder einer NaCI umfassenden Schmelze, und insbesondere einer eutektisch zusammengesetzten Na2SO4-NaCI- oder einer eutektisch zusammengesetzten Na2CO3-NaCI-Schmelze infiltriert sind.
7. Salzkerne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzkerne eine Restporosität von weniger als 5%, bevorzugt von weniger als 3% und insbesondere bevorzugt von weniger als 2% aufweisen.
8. Verahren zur Herstellung von Salzkernen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem ersten Salz und einem zweiten Salz ein Salzkern gebildet wird, wobei das erste Salz erschmolzen wird und das zweite Salz in Form von Salzkristallen verwendet wird, und beide Salze so zusammengeben werden, dass das erste geschmolzene Salz eine Matrix bildet in der die Kristalle des zweiten Salzes aufgenommen sind und die Schmelze anschließend abgekühlt wird, so dass eine Matrix aus erstarrter Salzschmelze mit darin verteilten Salzkristallen entsteht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzkristalle des zweiten Salzes in einer Form bereitgestellt werden und die Schmelze des ersten Salzes auf die Salzkristalle des zweiten Salzes gegossen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichent, dass die Schmelze des ersten Salzes mit den Salzkristallen des zweiten Salzes vermischt werden und aus dem Gemisch ein Salzkern geformt wird, bevorzugt mittels Formgießens.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzkerne nach der Formgebung durch Schiessen, Pressen oder Quetschen und Sintern mit Hilfe von Überdruck oder Unterdruck mit einer flüssigen Salzschmelze infiltriert werden oder, dass ein Pressgieß-Verfahren zum Infiltrieren angewendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Infiltrieren der Salzkerne Salzgemische verwendet werden, deren Schmelzpunkt bevorzugt unterhalb des Schmelzpunkts der Salze der zu infiltrierenden Kerne liegt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eutektisch zusammengesetzte Salzschmelzen, insbesondere eutektisch zusammengesetzte Na2SO4-NaCI- und/oder eutektisch zusammengesetzte Na2CO3-NaCI-Schmelzen zur Infiltration verwendet werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Infiltrieren die folgenden Schritte umfasst:
- Schmelzen des Salzgemisches zum Infiltrieren;
- Einlegen des Salzkerns in eine, vorzugsweise vorgewärmte Pressform;
- Eingießen der Salzschmelze in die Pressform;
- Druckausübung auf die Salzschmelze mittels eines Druckwerkzeugs, so dass die Salzschmelze den porösen Salzkern infiltriert;
- Abkühlen des infiltrierten Salzkerns; - Ausformen des infiltrierten Salzkerns.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern und/oder die Pressform und/oder ein Druckwerkzeug vorgewärmt wird.
PCT/EP2014/050185 2013-01-09 2014-01-08 Mit salzschmelze infiltrierte salzkerne vorzugsweise für druckgussapplikationen Ceased WO2014108419A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14700242.2A EP2943300A1 (de) 2013-01-09 2014-01-08 Mit salzschmelze infiltrierte salzkerne vorzugsweise für druckgussapplikationen

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013200204.1 2013-01-09
DE102013200204 2013-01-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014108419A1 true WO2014108419A1 (de) 2014-07-17

Family

ID=49955334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/050185 Ceased WO2014108419A1 (de) 2013-01-09 2014-01-08 Mit salzschmelze infiltrierte salzkerne vorzugsweise für druckgussapplikationen

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2943300A1 (de)
DE (1) DE102014200079A1 (de)
WO (1) WO2014108419A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114951556A (zh) * 2022-05-31 2022-08-30 西北橡胶塑料研究设计院有限公司 一种用于模压成型工艺的低成本水溶性芯材的制备方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3024610B1 (de) 2013-07-24 2018-11-21 Emil Müller GmbH Salzkerne und generative fertigungsverfahren zur herstellung von salzkernen
CN107838365A (zh) * 2017-11-02 2018-03-27 深圳市爱能森科技有限公司 一种基于二元熔盐体系的可溶型芯及其制备方法与应用
CN107971461A (zh) * 2017-11-02 2018-05-01 深圳市爱能森科技有限公司 一种基于单体熔盐的可溶型芯及其制备方法与应用
CN107931533A (zh) * 2017-11-02 2018-04-20 深圳市爱能森科技有限公司 一种基于熔盐的可溶型芯及其制备方法与应用
CN107774883A (zh) * 2017-11-02 2018-03-09 深圳市爱能森科技有限公司 一种基于多元熔盐体系的可溶型芯及其制备方法与应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH497933A (de) * 1969-07-23 1970-10-31 Aeroplane Motor Alu Cast Löslicher Kern zur Verwendung beim Metallgiessen und Verfahren zu dessen Herstellung
EP2022578A1 (de) * 2006-05-19 2009-02-11 National University Corporation Tohoku Unversity Salzkern zum giessen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH497933A (de) * 1969-07-23 1970-10-31 Aeroplane Motor Alu Cast Löslicher Kern zur Verwendung beim Metallgiessen und Verfahren zu dessen Herstellung
EP2022578A1 (de) * 2006-05-19 2009-02-11 National University Corporation Tohoku Unversity Salzkern zum giessen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114951556A (zh) * 2022-05-31 2022-08-30 西北橡胶塑料研究设计院有限公司 一种用于模压成型工艺的低成本水溶性芯材的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2943300A1 (de) 2015-11-18
DE102014200079A1 (de) 2014-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2943300A1 (de) Mit salzschmelze infiltrierte salzkerne vorzugsweise für druckgussapplikationen
DE69126990T2 (de) Giessen von metallgegenständen
DE112009002512B4 (de) Mengenchemieformulierung für Pulvermetall-Aluminiumlegierung
EP2307158A2 (de) Kerne auf der basis von salz und verfahren zu ihrer herstellung
EP2496372A2 (de) Kerne auf der basis von salz, verfahren zu ihrer herstellung und deren verwendung
EP2576100A1 (de) Infiltrat-stabilisierte salzkerne
EP3024608B1 (de) Salzkerne und generative fertigungsverfahren zur herstellung von salzkernen
EP2836318A2 (de) Kerne auf der basis von salz, verfahren zu ihrer herstellung und deren verwendung
DE1583748A1 (de) Herstellung von poly-poroesen Mikrostrukturen
DE102017009742A1 (de) 3d-druckverfahren und damit hergestellte lösliche form insbesondere zur verwendung in kaltguss- und laminierverfahren
DE2630541A1 (de) Verfahren zur herstellung eines aluminium-gussteiles mit verschleissfesten oberflaechenpartien
DE102017223268A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials, magnetisches Material, Hartmagnet, Elektromotor, Starter und Generator
DE102017115784A1 (de) Kriechbeständige Legierung und Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einer kriechbeständigen Legierung
DE102007044565B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Metallmatrix-Nanoverbundwerkstoffes, Metallmatrix-Nanoverbundwerkstoff und seine Anwendung
DE102012108079B3 (de) Verfahren zur Herstellung hohler Salzkerne
EP1012353B1 (de) Legierung und verfahren zum herstellen von gegenständen aus dieser legierung
DE102012022331A1 (de) Salzkern und Herstellverfahren dafür
DE102014007889B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Salzkörpers, insbesondere für den Druckguss
DE102005019699B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes aus Metallsalz-Partikeln, sowie damit hergestellter Gegenstand
DE102023123492A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
EP1266973A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines leichtgewichtigen Formkörpers und Formkörper aus Metallschaum
DE112022000001T5 (de) Herstellungsverfahren für ein sphärisches Mehrkomponenten-Legierungspulver
WO2020058393A1 (de) GIEßKERN FÜR GIEßFORMEN SOWIE VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG
DE19703175C2 (de) Verfahren zur Herstellung von keramischen oder pulvermetallurgischen Bauteilen mit einer schraubenförmigen Außenkontur
EP0842130B1 (de) Verfahren zur herstellung von keramischen oder pulvermetallurgischen bauteilen mit einer schraubenförmigen aussenkontur und keramisches oder pulvermetallurgisches bauteil mit schraubenförmiger aussenkontur

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14700242

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014700242

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014700242

Country of ref document: EP