§ 15

Formoptwist und Kernopgang

Wie viel sollte ich den Oberkern belasten, damit er sich nicht anhebt?

Antwort: Wenn die Form gefüllt wird, drückt das flüssige Metall nach oben gegen die Oberkappe mit dem Druck ρ × g × h mal der projizierten Fläche des Teils in der Teileflache. Kerne, die im Metall liegen, erhalten auch Auftrieb wie ein Stopfen im Wasser: das Volumen des Kerns mal die Differenz zwischen der Dichte des Metalls und der des Kernsands. Wenn der Auftrieb größer ist als das Eigengewicht der Oberkappe, hebt sie sich an, und das Metall läuft in der Teileflache aus. Der Rechner gibt die Hubkraft und das Gewicht, das oben aufgelegt oder unten angespannt werden muss, inklusive eines Sicherheitsfaktors.

Formel

Løft fra metallet på overkassen: F = ρ × g × h × A (h = metalhøjde over delefladen, A = projiceret areal)

Kerneopdrift: F = V_kerne × (ρ_metal − ρ_kerne) × g

In kg: ρ (g/cm³) × h (cm) × A (cm²) ÷ 1000 + V_Kern × (ρ_Metall − ρ_Kern) ÷ 1000

Ekstra vægt = samlet løft × sikkerhedsfaktor − overkassens egen vægt

Symbole und Einheiten in der Formel
Symbol	Bedeutung	Einheit
areal	Projizierte Fläche des Teils in der Trennfläche	cm²
hoejde	Metallhöhe über der Teilungsebene (zur Oberkante des Fallrohrs)	cm
rho_m	Massendichte von flüssigen Metallen (Gusseisen und Stahl ca. 7,0, Aluminium ca. 2,4)	g/cm³
kerne_vol	Kern-Volumen im Metall (0 wenn keiner)	cm³
rho_k	Kernsand-Dichte	g/cm³
overkasse	Gewicht der Überkappe mit Sand	kg
sf	Sicherheitsfaktor für den Hebevorganig	—
=	Zusätzliches Gewicht, das aufgelegt oder vorgespannt werden muss	kg
=	Gesamtes Heben aus dem Metall	kN
=	Davon Kernbetrieb	N
=	Kernbetrieb als Gewicht (das Kernmarken oder Kernstützen halten sollten)	kg
=	Metalldruck an der Teilungsebene	kPa

Gültigkeit und Quelle

Quelle: Hydrostatik (p = ρ × g × h) og Arkimedes

Gilt nicht, wenn

Schätzung. Die Schlagkraft des Metalls beim Eingießen (dynamischer Druck) kommt hinzu, daher der Sicherheitsfaktor. Ein gehobener Kern muss von den Kernmarken oder Kernträgern (Chaplets) gehalten werden, und der Sand der Kernmarke muss dem Druck standhalten.

Rechenbeispiel

Die eigenen Standardwerte des Rechners sind eingesetzt. Die Zahlen sind mit genau der Formel berechnet, die das Werkzeug verwendet.

Sat ind

Projizierte Fläche des Teils in der Trennfläche1.500 cm²
Metallhöhe über der Teilungsebene (zur Oberkante des Fallrohrs)20 cm
Massendichte von flüssigen Metallen (Gusseisen und Stahl ca. 7,0, Aluminium ca. 2,4)7 g/cm³
Kern-Volumen im Metall (0 wenn keiner)2.000 cm³
Kernsand-Dichte1,55 g/cm³
Gewicht der Überkappe mit Sand120 kg
Sicherheitsfaktor für den Hebevorganig1,50

Geber

Zusätzliches Gewicht, das aufgelegt oder vorgespannt werden muss211 kg
Gesamtes Heben aus dem Metall2,17 kN
Davon Kernbetrieb107 N
Kernbetrieb als Gewicht (das Kernmarken oder Kernstützen halten sollten)10,9 kg
Metalldruck an der Teilungsebene13,7 kPa

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Sådan bruger du den

Når formen fyldes, presser metallet overkassen opad, og kernerne vil flyde op som en prop i vand. Er det samlede løft større end overkassens egen vægt, åbner delefladen, og metallet løber ud. Du regner det før støbningen for at vide, hvor meget der skal lægges på, eller om kassen skal spændes, og om kernemærkerne kan holde kernen nede.

Schritt für Schritt

Mål emnets projicerede areal i delefladen i cm², altså emnet set ovenfra.
Mål metalhøjden fra delefladen op til toppen af nedløbet.
Skriv flydende metals densitet, kernernes rumfang og kernesandets densitet.
Skriv overkassens vægt med sand og sikkerhedsfaktoren, typisk 1,5.
Læs den ekstra vægt, der skal på, og kerneopdriften.

Typische Fehler

At glemme kerneopdriften. En stor kerne i jern kan løfte mere end en mand kan holde.
At bruge hele formkassens areal. Det er kun emnets (og løbesystemets) projicerede areal i delefladen, metallet trykker på.
At regne uden sikkerhedsfaktor. Stødet, når formen fyldes, giver et tryk oveni det statiske.
At lægge vægten skævt, så kassen vipper i den ene side.

Beispiele aus dem Alltag

Støbejernshus med kerne

Et pumpehus i støbejern har 1.500 cm² i delefladen og 20 cm metal over den. Kernen til hulrummet fylder 2.000 cm³, og overkassen vejer 120 kg med sand.

Projizierte Fläche des Teils in der Trennfläche: 1.500 cm²
Metallhöhe über der Teilungsebene (zur Oberkante des Fallrohrs): 20 cm
Massendichte von flüssigen Metallen (Gusseisen und Stahl ca. 7,0, Aluminium ca. 2,4): 7 g/cm³
Kern-Volumen im Metall (0 wenn keiner): 2.000 cm³
Kernsand-Dichte: 1,55 g/cm³
Gewicht der Überkappe mit Sand: 120 kg
Sicherheitsfaktor für den Hebevorganig: 1,5

Es bedeutet: Læg 211 kg ekstra på overkassen, eller spænd den med klammer. Metallet løfter i alt med 2,17 kN, og kernen alene løfter med 10,9 kg, som kernemærkerne skal holde.

Aluminiumsemne i en lille kasse

Et aluminiumshus har 800 cm² i delefladen og 15 cm metal over den. Kernen fylder 500 cm³, og overkassen vejer 40 kg.

Projizierte Fläche des Teils in der Trennfläche: 800 cm²
Metallhöhe über der Teilungsebene (zur Oberkante des Fallrohrs): 15 cm
Massendichte von flüssigen Metallen (Gusseisen und Stahl ca. 7,0, Aluminium ca. 2,4): 2,4 g/cm³
Kern-Volumen im Metall (0 wenn keiner): 500 cm³
Kernsand-Dichte: 1,55 g/cm³
Gewicht der Überkappe mit Sand: 40 kg
Sicherheitsfaktor für den Hebevorganig: 1,5

Es bedeutet: Der skal kun 4 kg ekstra på. Aluminium løfter ca. en tredjedel af, hvad jern gør, og kerneopdriften er kun 0,4 kg.

Faustregel

Støbejern og stål løfter ca. 7 kg pr. dm² pr. 10 cm metalhøjde.

So überprüfst du die Antwort

Løftet i kg er ρ × h × A ÷ 1000 plus kernens rumfang × (ρ_metal − ρ_kerne) ÷ 1000: 7 × 20 × 1500 ÷ 1000 = 210 kg plus kernen.