Quantitative Auslegung von Kernkästen und Kernschießmaschinen mit Hilfe der numerischen Simulation

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Andreas Bührig-Polaczek
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2000 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5227882

Um die Innenkonturen einer Gußform während des Gießprozesses abzubilden, muß ein Kern hergestellt werden, der sich nach der Erstarrung und Abkühlung des Gußteils leicht entfernen läßt. Diese Kerne werden in der Industrie zu großen Anteilen mit Hilfe des Kernschießprozesses hergestellt. Das Verfahrensprinzip des Kernschießens beruht auf der plötzlichen Expansion eines begrenzten Druckluftvolumens, durch die der Formstoff (Sand und Bindemittel) mit hoher Geschwindigkeit in den Kernkasten eingeschossen wird. Ziel ist es, neben der Formfüllung eine ausreichende Verdichtung des Formstoffes zu gewährleisten. Während des gesamten Schießprozesses ist es deshalb notwendig die Luft mit Hilfe von Schlitzdüsen, die in den Kernkastenwänden eingearbeitet sind, abzuführen. Die Positionierung der Schlitzdüsen spielt dabei eine entscheidende Rolle. Durch die Benutzung einer Software soll es in Zukunft möglich sein, ohne vorheriger zeitraubender Experimente die Kernkastenauslegung für beliebige Geometrien und Größen optimal zu gestalten. Die Simulation basiert auf der iterativen Lösung einer Zweiphasenströmung, wobei die fluide Phase Luft und die feste Phase ein Granulat ist. Als Berechnungsgrundlage dient das Eulersche Mehrphasenmodell, welches alle Phasen als Kontinuum behandelt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen