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Ausgewählte Ausgabe: 04-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Herstellung hochwertiger Salzkerne durch Warmkammer-Druckgießen

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Bild 3
Der in einer Schulungsform für ein „Mobiltelefon“ erzeugte dünnwandige Salzkern zeigt die hohe Genauigkeit, mit der selbst filigrane Details abgebildet werden können.

Andere Anwendungsbeispiele sind Gussteile, die zwecks Gewichtsoptimierung innenliegende Hohlräume aufweisen. Bei den konkurrierenden Verfahren Sand- und Kokillengießen werden derartige hohle Strukturen üblicherweise mithilfe von verlorenen Kernen aus Formstoffen auf Sandbasis erzeugt. Diese werden von der Schmelze weitgehend umschlossen. Der Binder dieser Kerne zerfällt nach dem Gießen teilweise, so dass sie sich mithilfe geeigneter Verfahren vergleichsweise einfach quantitativ entfernen lassen.
Beim Druckgießen ist die Verwendung solcher Sandkerne dagegen wegen der extremen Beanspruchungen durch die mit hoher Geschwindigkeit und entsprechendem Druck in die metallische Dauerform gepressten Schmelze nicht möglich. Bei einfacheren Hohlraumgeometrien wird mit geradlinigen metallischen Kernen gearbeitet. Für den Konstrukteur bedingt dies jedoch erhebliche Einschränkungen der ihm zur Verfügung stehenden Freiheitsgrade. Aus diesem Grund sucht man schon lange nach Materialien und Herstellverfahren für hochwertige verlorene Kerne (lost core), welche den beim Druckgießen auftretenden Beanspruchungen widerstehen. Die meisten Verfahren konnten sich jedoch nicht etablieren. Lediglich die Salzkerntechnologie kommt inzwischen häufiger zum Einsatz (Bild 3). Ihre Vorteile sind maßliche Genauigkeit, hohe Festigkeit, gute Entformbarkeit sowie sehr glatte und somit strömungsgünstige Oberflächen der damit geformten Fließkanäle. Für die Herstellung der Salzkerne setzt man ebenfalls auf das Druckgießverfahren.

Bisherige Herausforderung der Salzkernherstellung

„Im Praxiseinsatz gibt es bei der Herstellung von Salzkernen durch Druckgießen allerdings diverse Herausforderungen“, verrät Dannenmann. Zum Einsatz kamen dabei meist Kaltkammer-Druckgießmaschinen. Die Ergebnisse stellten jedoch nicht immer zufrieden. Zu den wichtigsten Hemmnissen gehört die hohe Volumenschwindung des Salzes bei der Erstarrung. Dadurch kommt es teils im Inneren der erzeugten Kerne zu vielen Lunkern. Diese Lunker, deren Form und Größe nicht mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden kann, schwächen die Struktur in erheblichem Umfang, sodass es beim Druckgießen des eigentlichen Leichtmetall-Gussteils zum Bruch und zur nachfolgenden Infiltration des Kerns kommen kann. Die Folgen können gravierend sein, vor allem dann, wenn sich einige kleinere Bruchstücke ablösen und ins Gussteil geschwemmt werden. Dort verursachen sie dann versteckte Fehlstellen, die sich unter Umständen nur mit erheblichem Aufwand finden lassen.
Als weiteres Problem der Salzkernherstellung erweist sich der hohe thermische Ausdehnungskoeffizient des erstarrten Salzes. Dadurch bilden sich im abkühlenden Kern an solchen Stellen, an denen die Schwindung durch formgebende Bestandteile der metallischen Dauerform behindert wird, starke Spannungen aus, die zur Rissbildung führen können. Man hat zwar versucht, dies unter anderem durch Einsatz von Salzmischungen mit geringerer Schwindung in den Griff zu bekommen, doch bleibt das Phänomen sowohl bei der Erstarrung als auch bei der weiteren Abkühlung im festen Zustand ein Schwachpunkt.

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Autoren

 Klaus Vollrath

Freier Fachjournalist, CH-Aarwangen, www.b2dcomm.ch

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