GUSSFORM

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zum Halten eines Gießkerns, eine Gussform, ein Verfahren zum Fixieren bzw. Halten eines Gießkerns sowie eine Verwendung einer Haltevorrichtung.

Gießkerne werden in Gussteilen zur Realisierung von z. B. Hohlräumen und Hinterschnitten benötigt. Derartige Kerne aus beispielsweise Sand oder Salz werden aktuell überwiegend bei Schwerkraftgießverfahren verwendet. Dabei erfolgt die Positionierung der Kerne über Positionierungsstifte oder Kernstützen bzw. Kernlager in der Kokille oder im Sandkern (Schwerkraftguss). Dies führt unweigerlich dazu, dass ein Loch im Gussteil verbleibt, welches meist einer Nachbearbeitung bedarf. Im Druckguss ist die Lagerung von Kernen lediglich über die AbStützung des Kerns über die Formhälften und außerhalb des Gussteils möglich. Dies ist unter Anderem dem enormen Druck geschuldet, welchem die Kerne, ohne zu Verrutschen Stand, halten müssen. In der Folge steht der Kern später aus dem Gussteil heraus oder die Kernstützen verbleiben als„Fremdobjekt" im Gussteil.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Haltevorrichtung, eine Gussform, ein Verfahren zum Halten von Gießkernen sowie eine Verwendung einer Haltevorrichtung anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile beseitigen und ermöglichen, die bekannten Gießverfahren zu optimieren.

Diese Aufgabe wird durch eine Haltevorrichtung gemäß Anspruch 1 , durch eine Gussform gemäß Anspruch 8, durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren. Erfindungsgemäß umfasst eine Haltevorrichtung zum Halten eines Gießkerns in einer Gussform, insbesondere in einer Druckgussform, eine Vielzahl von Klemmabschnitten, welche derart zueinander positioniert sind, dass ein Klemmbereich für einen Gießkern oder zumindest einen Bereich eines Gießkerns geformt ist. Der Klemmbereich formt sozusagen eine Art Anordnungsraum, in oder an welchem der Gießkern oder zumindest ein Abschnitt oder Bereich des Gießkerns angeordnet werden kann. Hinsichtlich der Geometrie des Klemmbereichs ist zu erwähnen, dass dieser zweckmäßigerweise an eine Geometrie des Gießkerns bzw. des entsprechenden Abschnitts oder Bereichs des Gießkerns angepasst ist.

Bevorzugterweise ist die Haltevorrichtung bzw. der Klemmbereich zur kraftschlüssigen bzw. form- und kraftschlüssigen Anordnung des Gießkerns ausgelegt. Bevorzugt ist zum Halten bzw. Fixieren des Gießkerns mittels der Haltevorrichtung eine Übermaßpassung vorgesehen. Diese Übermaßpassung ermöglicht das Halten bzw. Fixieren und insbesondere das Klemmen des Gießkerns. Die Auslegung der Übermaßpassung ist abhängig von der Geometrie und insbesondere des Werkstoffs des Gießkerns. Gemäß einer Ausführungsform wird als Kernwerkstoff Sand verwendet, wobei die Kerne mittels Kernschießmaschinen oder aber auch mittels additiver Fertigungsverfahren hergestellt werden. Bekannt und verwendbar sind auch Salzkerne, Keramikfaserkerne, Glas- oder Holzkerne bzw. auch metallische Ausschmelzkerne oder Hohlkörpereinlagen sowie permanente Stahleinleger, welche ebenfalls über die Haltevorrichtung positionierbar und insbesondere fixierbar sind.

Besonders herauszustellen ist an dieser Stelle, dass die Haltevorrichtung ebenfalls zur kraftschlüssigen Anordnung an der jeweiligen Gussform, welche, je nach verwendetem Gießverfahren, aus beispielsweise Metall oder Sand gebildet sein kann, ausgelegt ist. Mit anderen Worten ist die Haltevorrichtung ausgelegt, sowohl am Gießkern als auch an der Gussform bzw., je nach Ausgestaltung, an den entsprechenden Formhälften etc., anzuliegen, und zwar insbesondere an der Innenkontur der Gussform bzw. an der Außenkontur des Gießkerns, was insbesondere bedeutet, dass beispielsweise in der Gussform keine Löcher oder dergleichen zum Einsetzen der Haltevorrichtung vorgesehen sein müssen. Gemäß einer Ausführungsform formen die Klemmabschnitte eine, insbesondere zusammenhängende, Netz- oder Stegstruktur. Bevorzugt sind die Klemmabschnitte stegförmig ausgebildet, wobei die Wandstärke der Stege zumindest bereichsweise einer Bauteilbzw. Wanddicke des späteren Gussteils entspricht. Mit Vorteil kann also eine (Mindest-)Wandstärke um den Kern herum durch die Abmessungen bzw. Dimensionen der Haltevorrichtung bzw. deren Klemmabschnitte exakt eingestellt werden. Insbesondere wenn es sich um Bauteilbereiche handelt, welche hinsichtlich der zu erreichenden Toleranzen kritisch sind, kann dies besonders vorteilhaft sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Werkstoff der Haltevorrichtung gleich oder zumindest ähnlich einem Gusswerkstoff, der zur

Gussteilherstellung verwendet wird. Zweckmäßigerweise entspricht also das Material der Haltevorrichtung dem der Schmelze, wodurch eine bessere Verbindung der beiden Komponenten ermöglicht wird. Gemäß einer Ausführungsform kann die Haltevorrichtung auch entsprechend beschichtet sein, um die Verbindung noch weiter zu verbessern, wobei die Beschichtung entsprechend dem verwendeten Gusswerkstoff zu wählen ist. Bevorzugte Gusswerkstoffe sind insbesondere Aluminium und/oder Magnesium bzw. Aluminiumlegierungen und/oder Magnesiumlegierungen. Im Falle einer Beschichtung können zur stoffschlüssigen Anbindung metallische Zwischenschichten, wie beispielswiese Zink, aufgetragen werden.

Alternativ kann ein Werkstoff der Haltevorrichtung auch dahingehend ausgelegt sein, die späteren Bauteileigenschaften des Gussteils gezielt zu beeinflussen. Gemäß einer Ausführungsform wird beispielsweise für die Haltevorrichtung ein Werkstoff verwendet, welcher eine gezielte Beeinflussung der Wärmeleitfähigkeit des Bauteils in diesem Bereich ermöglicht, insbesondere z. B. erniedrigt oder erhöht. Gegebenenfalls kann die Haltevorrichtung, beispielsweise bei Verwendung eines Stahlwerkstoffs, gezielt die Steifigkeit in einem gewünschten Bereich des Gussteils erhöhen. Abhängig von der Masse der Haltevorrichtung kann die Eigenfrequenz des Gussteils beeinflusst werden etc.

Zweckmäßigerweise weisen die Klemmabschnitte innere Kontaktflächen und äußere Kontaktflächen auf, wobei die inneren Kontaktflächen zur Anlage an dem Gießkern ausgelegt sind, und wobei die äußeren Kontaktflächen zur Anlage an der Gussform ausgelegt sind. Der Ausdruck„zur Anlage" ist dabei insbesondere als eine Abgrenzung gegenüber einem Hineinstecken oder Hineingreifen in den Gießkern bzw. in die Gussform zu verstehen. Die Haltevorrichtung ist ausgelegt, in bzw. über die Gussform gehalten bzw. geklemmt, mit anderen Worten insbesondere kraftschlüssig angeordnet zu werden. Daneben ist die Haltevorrichtung ausgelegt, den Gießkern selbst zu halten bzw. an diesem gehalten bzw. geklemmt bzw. kraftschlüssig, und entsprechend formschlüssig, angeordnet zu sein. Dadurch wird, insbesondere auch im Druckguss, ein sicheres Fixieren und Halten des Gießkerns sichergestellt. Hierzu sind beispielsweise die inneren Kontaktflächen jeweils paarweise einander zugewandt vorgesehen, orientiert bzw. angeordnet, sodass in dem dadurch bzw. dem daraus entstehenden„Zwischen- raumVAnordnungsraum (oder mehreren) der Gießkern bzw. ein bestimmter Abschnitt des Gießkerns angeordnet werden kann. Zweckmäßigerweise um- fasst die Haltevorrichtung eine Vielzahl derart paarweise zueinander orientierter innerer Kontaktflächen, deren Lage letztendlich über die Klemmabschnitte gebildet wird.

Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest eine innere Kontaktfläche zur vollflächigen und formschlüssigen Anlage an dem Gießkern ausgelegt.

Zweckmäßigerweise ist die innere Kontaktfläche ausgelegt, vollflächig, d. h. mit ihrer ganzen Fläche an den Gießkern angeordnet zu werden, wobei die exakte Geometrie der inneren Kontaktfläche abhängig von der Geometrie des Gießkerns ist. Die innere Kontaktfläche kann flach bzw. eben verlaufen, ggf. aber auch Rundungen aufweisen bzw. Absätze ausbilden, um einer Außenkontur des Gießkerns - formschlüssig - möglichst exakt zu folgen.

Gemäß einer Ausführungsform ist an zumindest einer äußeren Kontaktfläche zumindest eine Ausnehmung oder zumindest ein Rücksprung ausgebildet. Dies ermöglicht, dass die Schmelze den Raum der Gussform komplett ausfüllen kann. Mit anderen Worten wird durch die Ausnehmungen bzw. Rück- sprünge optimal ein Umgießen der Haltevorrichtung ermöglicht. Bevorzugt ist die Größe bzw. Anzahl der äußeren Kontaktflächen, zwischen der Haltevorrichtung und der Gießform, möglichst gering zu halten bzw. auf ein Minimum zu reduzieren.

Gemäß verschiedener Ausführungsformen können derartige Ausnehmungen und Rücksprünge eine Tiefe in einem Bereich von etwa 1 -4 mm aufweisen, wobei deren Dimensionierung von der Größe des Gussbauteils, aber auch von den Parametern des Gießprozesses abhängig ist. Durch die Rücksprünge bzw. Ausnehmungen werden analog Vorsprünge gebildet, welche gemäß verschiedener Ausführungsformen im Querschnitt rund, insbesondere kreisrund sind, wodurch einer Umströmen erleichtern wird. Alternativ wird auch durch eckige, beispielsweise quadratische oder rechteckige, Vorsprünge eine schachbrettartige Struktur mit entsprechenden dazwischenliegenden Kanälen geschaffen.

Gemäß einer Ausführungsform sind auch an einer oder mehreren inneren Kontaktflächen derartige Ausnehmungen oder Rücksprünge angebracht, um das vollständige Ausfüllen der Gussform zu optimieren. Gemäß einer Ausführungsform weist die Haltevorrichtung auch Löcher und/oder Öffnungen auf, welche bevorzugt in Strömungsrichtung der Schmelze orientiert sind und so zum einen das Befüllen der Gussform optimieren und zum anderen das Eingießen der Haltevorrichtung noch weiter verbessern. Die Erfindung ist auch auf eine Gussform, insbesondere auf eine Druckgussform, gerichtet, umfassend zumindest einen Gießkern sowie zumindest eine Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Haltevorrichtung zwischen dem zumindest einen Gießkern und der Gussform, insbesondere kraftschlüssig, angeordnet ist, insbesondere also geklemmt oder eingeklemmt ist. Dabei kann es sich bei der Gussform um eine Kokille, also um eine Dauerform, aber auch um Sandformen bzw. insbesondere um Werkzeughälften von Druckgussformen handeln.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der zumindest einen Haltevorrichtung und dem Gießkern eine Übermaßpassung vorgesehen. Dies ermöglicht, dass die Haltevorrichtung auf den Gießkern bzw. einen Abschnitt eines Gießkerns geklemmt werden kann.

Alternativ kann der Kraftschluss bzw. die Klemmwirkung auch erst durch die Gussform, insbesondere durch das Schließen der Gussform realisiert werden. Beispielsweise wird die Haltevorrichtung beim bzw. durch das Schließen der Gussform geringfügig verformt bzw. zusammengedrückt, wodurch der Kraftschluss zwischen dem Gießkern und der Haltevorrichtung realisiert wird.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Klemmabschnitte verteilt und getrennt voneinander angeordnet. Mit anderen Worten umfasst die Haltevorrichtung nicht eine Vielzahl von zusammenhängenden Klemmabschnitten, sondern die Klemmabschnitte sind verteilt um den Gießkern und getrennt voneinander derart positioniert bzw. angeordnet, dass der Gießkern sicher gehalten ist. Hierbei sind die Klemmabschnitte beispielsweise als Stifte ausgebildet, welche am Gießkern und der Gussform anliegen.

Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen der Haltevorrichtung und der Gussform eine Übermaßpassung vorgesehen. Zweckmäßigerweise entsprechen also die Außenmaße der Haltevorrichtung mit kleinem Übermaß den Innenmaßen der Gussform. So wird die Haltevorrichtung samt Einsatzkern beim Schließen der Gussform in der Gussform fixiert bzw. verklemmt, insbesondere also kraftschlüssig bzw. form- und kraftschlüssig gehalten.

Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zum Fixieren/Halten eines Gießkerns, umfassend die Schritte:

- Bereitstellen einer Gussform, insbesondere einer Druckgussform, und eines Gießkerns;

- Bereitstellen einer Haltevorrichtung, umfassend eine Vielzahl von

Klemmabschnitten;

- Anordnen der Haltevorrichtung und/oder der Klemmabschnitte zwischen der Gussform und dem Gießkern zum Fixieren des Gießkerns.

Bevorzugt erfolgt die Anordnung der Haltevorrichtung und/oder der Klemmabschnitte zwischen der Gussform und dem Gießkern zur Minimierung der freien Längen des Kerns und somit zur Reduzierung dessen mechanischer Belastung beim Umgießen.

Mit Vorteil können Kerne ohne Modifikationen bzw. Positionierungshilfen, insbesondere an der Druckgussform, verwendet werden. Zweckmäßigerweise muss auch das Gussteil nicht mehr nachbearbeitet werden, da die Haltevorrichtung bzw. die Klemmabschnitte nicht mehr aus dem späteren Gussteil herausragen bzw. Löcher im Gussteil zurückbleiben, hervorgerufen durch beispielsweise Kern-Positionierungsstifte. Durch Zeit- und Arbeitsersparnis werden somit die Fertigungskosten reduziert. Insbesondere kann aber auch gleichzeitig die Qualität der Bauteile erhöht werden, da die Haltevorrichtung ein sehr schnelles und insbesondere positionsgenaues Einsetzen der Gießkerne ermöglicht. Insbesondere die Einstellung der Wandstärke durch die Haltevorrichtung ist als besonders vorteilhaft zu erwähnen. Hervorzuheben ist auch die vorliegend mögliche schnelle und einfache Variation der Lagerpunkte der Kerne, welche ggf. aufgrund von z. B. bestimmten Strömungsverhältnissen einer Anpassung bedürfen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:

- Anordnen/Fixieren der Haltevorrichtung an oder auf dem Gießkern;

- Einlegen des Gießkerns in die Gussform.

Zweckmäßigerweise wird die Haltevorrichtung zunächst an dem Gießkern fixiert und diese Anordnung dann in den Gießkern eingelegt.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter den Schritt:

- Schließen der Gussform zum Fixieren des Gießkerns und der Haltevorrichtung.

Bevorzugt ist zwischen der Haltevorrichtung und der Gussform eine Übermaßpassung vorgesehen, die Außenmaße der Haltevorrichtung entsprechen also mit kleinem Übermaß den Innenmaßen der Gussform. Auf diese Weise kann die Haltevorrichtung samt Gießkern beim Schließen der Druckgussform in der Gussform fixiert bzw. verklemmt werden. Mit anderen Worten wird durch die Gussform quasi eine Vorspannung aufgebracht.

Die Erfindung richtet sich weiter auf eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer Druckgussform zur Kernfixierung.

Je nach Material und Komplexität der Haltevorrichtung wird diese z. B. mit einem spanenden Fertigungsverfahren hergestellt. Bevorzugt erfolgt eine Herstellung mittels eines additiven Fertigungsverfahrens.

Die im Zusammenhang mit der Haltevorrichtung erwähnten Vorteile und Merkmale gelten analog und entsprechend auch für das Verfahren sowie für die Verwendung, wie auch umgekehrt und untereinander.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich auch der nachfolgenden Beschreibung einer Haltevorrichtung bzw. einer Gussform mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Verschiedene Merkmale können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden. Es zeigen:

Fig. 1 : eine perspektivische Ansicht eines Gießkerns, gehalten von zwei Haltevorrichtungen;

Fig. 2: eine schematische Schnittansicht einer Gussform nebst

Gießkern, fixiert über eine Haltevorrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Gießkern 1 , welcher einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist. An den Enden des Gießkerns 1 ist je eine Haltevorrichtung 10 angeordnet, welche Klemmabschnitte 14 aufweist. Die Klemmabschnitte 14 sind zusammenhängend ausgebildet, wobei darauf hinzuweisen ist, dass der Gießkern 1 einige Klemmabschnitte teilweise verdeckt. Erkennbar ist allerdings, dass die Klemmabschnitte 14 bevorzugt paarweise und gegenüberliegend angeordnet sind, sodass zum einen ein Klemmen bzw. Fixieren des Gießkerns 1 realisiert werden kann, daneben aber auch ein Halten bzw. Fixieren der Haltevorrichtung 10 durch eine hier nicht gezeigte Gussform. Die Klemmabschnitte 14 formen jeweils einen Klemmbereich 12, in welchem der Gießkern 1 bzw. dessen Endbereiche angeordnet sind. Zum Gießkern 1 hingewandt, umfassen die Klemmabschnitte 14 innere Kontaktflächen 16, gegenüberliegend, zu der hier nicht dargestellten Gussform hingewandt, umfassen die Klemmabschnitte 14 äußere Kontaktflächen 18. Erkennbar ist, dass die Kontaktflächen 18 bzw. im Bereich der Kontaktflächen 18 Ausnehmungen bzw. Rücksprünge 20 geformt sind, welche ermöglichen, dass die Schmelze den Rahmen der Gussform möglichst komplett füllt. So verbleiben die Haltevorrichtungen 10 zweckmäßigerweise in dem späteren Gussteil.

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Gießkern 1 , angeordnet in einer Gussform 2, welche in der hier gezeigten skizzenhaften Ansicht eine obere Formhälfte und eine untere Formhälfte aufweist. Skizziert ist eine Haltevorrichtung, umfassend eine Vielzahl von Klemmabschnitten 14, welche, anders als in der Fig. 1 , nicht zusammenhängend ausgebildet sind. Bei den Klemmabschnitten 14 handelt es sich um beispielsweise einzelne Stifte oder Pins, welche zwischen dem Gießkern 1 und der Gussform 2 anliegen.

Erkennbar ist sowohl in der Fig. 1 als auch in der Fig. 2, dass der Gießkern 1 bzw. auch die Gussform 2 keine Modifikationen oder Positionierungshilfen aufweisen bzw. aufweisen müssen. Mit Vorteil kann die Haltevorrichtung bzw. können die Haltevorrichtungen zwischen dem Gießkern 1 und der Gussform 2 angeordnet werden, ohne dass hierzu geometrische Veränderungen an dem Gießkern 1 bzw. der Gussform 2 nötig sind. Realisiert wird dies insbesondere durch die Klemmwirkung zwischen den inneren Kontaktflächen 16 und dem Gießkern 1 bzw. den äußeren Kontaktflächen 18 und der Gussform 2.

Bezugszeichenliste

1 Gießkern

2 Gussform

10 Haltevorrichtung

12 Klemmbereich

14 Klemmabschnitt

16 innere Kontaktfläche

18 äußerer Kontaktfläche

20 Ausnehmung