发明内容

在此基础上，本发明的目的是指出一种铸芯，该铸芯一方面在铸造过程期间保持尺寸稳定，另一方面在铸造过程之后可以容易地从铸造部件上移除。

关于铸芯，这个目的通过专利权利要求1的特征来实现，并且关于用于制造这种铸芯的方法，这个目的通过专利权利要求12的特征来实现。专利权利要求15指出了根据本发明的铸芯的用途的可能性。因此，相应地从属专利权利要求表示有利的发展。

根据本发明，指出了一种用于铸模的铸芯，该铸芯包括芯心和围绕该芯心设置的芯套。芯套包括通过粘结剂粘合的陶瓷颗粒或由其组成。芯心包括通过粘结剂粘合的陶瓷颗粒、以及附加地一个或多个占位符元素。该一个或多个占位符元素至少部分地可热分解。

根据本发明的铸芯有利地包括多个部分，即内部部分、芯心和外部部分、芯套。作为这种具有与熔体接触的芯套和芯心的型芯构造的结果，根据本发明的铸芯最佳地适应铸造过程期间和之后的不同要求。由于在芯心中存在可热分解的占位符元素，芯心可能会因热应力而变得不稳定，其结果是从铸件上移除铸芯得以简化。由于在铸造过程期间的热引入，例如处于300℃至1500℃范围内的温度内，该一个或多个占位符元素被热分解，即例如燃烧或体积大幅收缩，其结果是芯心的材料内聚力被削弱，因此铸芯的移除得以简化。换言之，在先前一个或多个占位符元素所处的地方，产生间隙或空腔，因此芯心变得多孔或不稳定。这种不稳定性简化了铸芯的移除。然而，由于可热分解的占位符元素仅设置在芯心中，而没有设置在芯套中，芯套或铸芯具有致密且机械强度高的表面，该表面适于在铸造过程中与熔体接触，因此铸芯在铸造过程期间保持尺寸稳定。

因为由与熔体接触的芯套和芯心构成的型芯构造，材料组合物的功能性可以在不同的型芯区域适应对立的要求。因此，在芯套中，可以使用与熔体相互作用小的填料或陶瓷颗粒。附加地，在芯套中，还可以提供较低的孔隙率和较高的机械强度。热性能可以通过芯套中使用的填料来选择，使得根据铸造温度和引入的热量，实现芯心的暂时抵消的不稳定化。由于这种解耦，可以实现高工艺可靠性和良好的铸造质量。可热分解的占位符元素减少了必要时必须处置的无机填料或陶瓷颗粒的数量，并减轻了型芯的重量。

根据本发明的铸芯的优选实施例通过以下加以区别，即芯套的陶瓷颗粒和/或芯心的陶瓷颗粒选自由以下组成的组：石英砂颗粒、锆砂颗粒、铝硅酸盐颗粒、莫来石颗粒、无机空心球、氧化铝颗粒及其混合物。

通过选择芯套中使用的填料或陶瓷颗粒，可以影响热性能，使得根据铸造温度和引入的热量，实现芯心的暂时抵消的不稳定化。因此，以此方式，可以经由芯套的热特性来调节芯心中的温度上升速度以及因此芯心中的材料内聚力的破坏的开始。因此，在填充模具期间，确保了铸芯的耐压性增加，并且在将足够的热引入型芯之后，产生了型芯的不稳定化。

根据根据本发明的铸芯的进一步优选实施例，芯套的陶瓷颗粒和/或芯心的陶瓷颗粒具有0.5μm至500μm的平均颗粒直径。平均粒径可以例如通过激光衍射来确定。

此外，优选的是，芯套的粘结剂和/或芯心的粘结剂选自由以下组成的组：

-无机粘结剂，优选硅酸盐粘结剂，例如二氧化硅溶胶和水玻璃，磷酸盐粘结剂，石膏，水泥，

-有机粘结剂，优选塑料树脂，蛋白质粘结剂，以及

-其混合物。

根据本发明的铸芯的进一步优选实施例，其特征在于，占位符元素从(或处于)在300℃至1500℃范围内的温度、优选从(或处于)在400℃至1400℃范围内的温度、优选从(或处于)在500℃至1300℃范围的温度至少部分地可热分解。

占位符元素在300℃至1500℃范围内的温度至少部分地可热分解的特征应由此理解为占位符元素从在300℃至1500℃范围内的任何温度分解或部分分解。例如，一个或多个占位符元素可以从800℃的温度分解，这意味着一个或多个占位符元素在≥800℃的温度时是可热分解的。热分解可以例如是一个或多个占位符元素的燃烧、例如部分燃烧或无残留物燃烧。

优选地，占位符元素从(或处于)在300℃至1500℃范围内的温度是可热分解的或完全可热分解的。

占位符元素也有可能在300℃至1500℃的整个温度范围内可热分解。

此外，优选的是，占位符元素是可燃的、优选可燃成没有残留物。

根据本发明的铸芯的进一步优选实施例通过以下加以区别，即占位符元素选自由以下组成的组：木材泡沫元件、聚合物泡沫元件、聚苯乙烯球、聚合物颗粒及其混合物。

根据进一步优选实施例，芯心由通过粘结剂粘结的陶瓷颗粒以及还有占位符元素组成。

进一步优选实施例的特征在于，芯套和芯心具有平均孔径为1μm至50μm的孔，芯套的孔隙率低于芯心的孔隙率。平均孔径和/或孔隙率可以例如通过水银孔隙度计来确定。

此外，优选的是，芯套的厚度为3mm至15mm、优选3mm至10mm、特别优选3mm至7mm。经由芯套的厚度，可以调节芯心中的温度上升速度以及因此芯心中的材料内聚力的破坏的开始。因此，确保了在填充模具期间型芯的耐压性增加，并且在将热充分引入型芯之后，产生了型芯的不稳定化。

根据进一步优选实施例，芯心的直径为5mm至100mm、优选10mm至100mm、特别优选15mm至100mm。

附加地，本发明涉及一种用于生产根据本发明的铸芯的方法，其中，

a)包括陶瓷颗粒、粘结剂和水的第一水性陶瓷悬浮液和一个或多个占位符元素的混合物

-被生产，并且随后灌注到第一铸模中，该第一铸模具有要生产的铸芯的芯心的负轮廓，或者

-在第一铸模中被生产，该第一铸模具有要生产的铸芯的芯心的负轮廓，

占位符元素至少部分地可热分解(优选地从或处于在300℃至1,500℃范围内的温度)，

b)位于该第一铸模中的该混合物被固化以形成该铸芯的芯心，

c)该铸芯的芯心从该第一铸模中取出并随后被干燥，

d)将干燥后的该铸芯的芯心插入具有要生产的铸芯的负轮廓的第二铸模中，随后将包括陶瓷颗粒、粘结剂和水的第二水性陶瓷悬浮液灌注到这个第二铸模中，

e)位于该第二铸模中的该第二陶瓷悬浮液被固化以形成该铸芯的芯套，

f)包括该芯心和该芯套的该铸芯从第二铸模中取出并随后被干燥。

例如，可以使用基于石膏、水泥、磷酸盐或二氧化硅的无机粘结剂。基于水玻璃的粘结剂可以在成形后被供应二氧化碳气体。水玻璃与胶体硅酸和碳酸钠的形成物起反应，因此固化悬浮液，形成铸芯的对应部分。在以水玻璃或胶态二氧化硅溶胶作为粘结剂的悬浮液的情况下，也可以通过将pH值移至中性范围(例如通过添加酸)或干燥来获得固化。成形后，必须去除多余的水和粘结水，这些多余的水和粘结水可能在金属熔体所需的铸造温度下分离，从而影响铸造质量。这是通过干燥进行的。如果所需的干燥温度高于所使用的占位符元素的耐温性，占位符元素的部分热分解已经在干燥过程中开始，并且芯心的孔隙率或不稳定性增加。

步骤c)和f)中的干燥优选在50℃至300℃、特别优选90℃至200℃的温度下进行，和/或持续0.1至10小时、优选0.5至5小时、特别优选1至3小时的持续时间。干燥可以在多个步骤中进行，例如在第一干燥步骤中选择低温，在第二干燥步骤中选择高温。

在金属铸造中，型芯通过型芯标记和型芯安装座定位和保持在铸模中是标准的，因此对于本领域技术人员来说是公知常识。这也可以发生在本发明中或根据本发明的方法中。优选地，在步骤c)和步骤d)之间，干燥的芯心因此设有型芯标记(用于将芯心定位在第二铸模中)。然后，在将铸芯的干燥芯心插入到第二铸模中的过程中，型芯标记能够使芯心精确定位在第二铸模中，使得芯心随后在完成的型芯中具有相应的期望位置。

根据本发明的方法的优选变型通过以下加以区别，即在步骤a)中，生产包括陶瓷颗粒、粘结剂和水的第一水性陶瓷悬浮液和多个占位符元素(优选聚苯乙烯球)的混合物，并且随后将该混合物灌注到第一铸模中，该第一铸模具有要生产的铸芯的芯心的负轮廓。

根据本发明的方法的进一步优选变型特征在于，在步骤a)中，在第一铸模中生产包括陶瓷颗粒、粘结剂和水的第一水性陶瓷悬浮液和占位符元素(优选木质泡沫元件或聚合物泡沫元件的)的混合物，该第一铸模具有要生产的铸芯的芯心的负轮廓，首先将占位符元素切割成芯心的形状并放置在该第一铸模中，并且随后占位符元素被第一水性陶瓷悬浮液浸润和/或在周围灌注上该第一水性陶瓷悬浮液。

附加地，本发明涉及根据本发明的铸芯在用于铸造一个或多个部件的方法中的用途。

本发明旨在参考随后的示例进行更详细的说明，而不将所述发明限制于这里所示的具体实施例和参数。