DE10131725A1

DE10131725A1 - Unter Krafteinwirkung in der Gießvorrichtung gehaltener Salzkern

Info

Publication number: DE10131725A1
Application number: DE2001131725
Authority: DE
Inventors: Robert Buergler; Albrecht Roloff
Original assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Current assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-16
Anticipated expiration: 2021-06-30
Also published as: DE10131725B4

Abstract

Die Erfindung schlägt ein Verfahren sowie eine Gießvorrichtung zur Herstellung eines Kolbens, insbesondere eines Kolbens für eine Brennkraftmaschine, vor, bei der der Salzkern zur Bildung eines Hohlraumes im fertigen Kolben unter Weglassung von Haltemitteln (wie beispielsweise Bohrungen und korrespondierende Haltestifte) nur unter Krafteinwirkung auf dem Gießkern der Gießvorrichtung gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Gießvorrichtung zur Herstellung eines Kolbens, insbesondere eines Kolbens für eine Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Patentanspruches 1 und 4.

Kolben, insbesondere Kolben für Brennkraftmaschinen, mit Hohlräumen sind bekannt. Der Hohlraum ist als Kühlkanal ausgebildet, durch welchen ein Kühlmedium, insbesondere Motoröl, zirkuliert, um den Kolbenboden zur Vermeidung von unzulässig hohen Temperaturen zu kühlen. Ein solcher Hohlraum wird dadurch hergestellt, daß in eine Gießvorrichtung ein Salzkern, der die Form des Hohlraumes in fertigen Kolben aufweist, eingelegt und anschließend mit Gießschmelze, mit der die Gießvorrichtung aufgefüllt wird, umgeben wird. Anschließend erfolgt in der Regel von der Innenseite des Kolbens her ein Aufbohren in Richtung des Salzkernes, damit dieser ausgespült werden kann und damit den Hohlraum (Kühlkanal) frei gibt. Durch diese Bohrungen wird auch das Kühlmedium eingespritzt bzw. abgeführt.

Zur Lagefixierung des starren Salzkernes ist dieser mit durchgehenden Bohrungen oder Sacklochbohrungen versehen, während der Kern der Gießvorrichtung korrespondierende Stifte oder dergleichen aufweist, auf welche der Salzkern mit seinen Bohrungen aufgesteckt wird. Auch die umgekehrte Ausführung, d. h. ein Salzkern mit Haltestiften, mit denen in korrespondierende Bohrungen in den Gießkern eingesetzt wird, ist bekannt. Hierbei gibt es aber die folgende Nachteile:
Zum einen ist es aufwendig, den Salzkern mit Bohrungen bzw. Haltestiften zu versehen. Gerade das Einbringen von Bohrungen führt aufgrund der Starrheit des Salzkernes oftmals dazu, daß dieser bricht und nicht mehr weiter verwendet werden kann. Weiterhin ist es erforderlich, den Salzkern vor dem Gießen anzuwärmen (auf mehrere 100 Grad), so daß es durch diese Temperaturerhöhung zu einer Lageveränderung der Bohrungen am Salzkern in Bezug auf die Haltestifte im Gießkern (oder umgekehrt) kommt, so daß der Salzkern nur noch unter Krafteinwirkung oder gar nicht mehr auf den Gießkern aufgesteckt werden kann. Dadurch kommt es beim Aufstecken des Salzkernes unter Krafteinwirkung oftmals zum Zerbrechen des Salzkernes, so daß dieser nicht mehr weiter verwendet werden kann.

Insgesamt ergibt sich also bei den bisher bekannten Verfahren eine hohe Ausschußrate, die durch die Starrheit der verwendeten Salzkerne, die auf dem Pressen und Sintern des Salzkernmaterials beruht, herrührt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Gießvorrichtung zur Herstellung eines Kolbens anzugeben, wodurch die geschilderten Nachteile beseitigt werden. Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 5 gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Kern (insbesondere ein Salzkern) unter Weglassung von Bohrungen, Haltestiften und dergleichen auf dem Gießkern aufgelegt, lagefixiert und unter Krafteinwirkung auf dem Kern der Gießvorrichtung gehalten wird. Damit entfallen sowohl im Salzkern als auch im Gießkern einander korrespondierende Haltevorrichtungen (wie Bohrungen, Stifte und dergleichen), so daß beim Einlegen des Salzkern in die Gießvorrichtung ein Zerbrechen wirksam vermieden wird und damit die Ausschußrate deutlich gesenkt wird. Damit der Salzkern nach dem Einsetzen in die Gießvorrichtung in seiner Lage fixiert bleibt, wird er unter Krafteinwirkung am Gießkern festgehalten, wobei es sich hierbei um eine magnetische Kraft oder um eine mittels Vakuum erzeugte Kraft handeln kann. Zu diesem Zweck ist die Gießvorrichtung, insbesondere deren Gießkern, entsprechend zur Erzeugung dieser Kraft ausgebildet. Die Kraft zur Lagefixierung des Salzkerns auf dem Gießkern wird so lange beibehalten, bis die in die Gießvorrichtung eingeführte Gießschmelze zumindest soweit erstarrt ist, daß eine Bewegung des Salzkerns innerhalb der Gießvorrichtung nicht mehr möglich ist. Zum einen ist es denkbar, daß der Kern dem Gießkern maschinell, insbesondere durch einen Bestückungsautomaten oder einem Roboter zugeführt wird. Aufgrund der Wiederholgenauigkeit des Bestückungsvorganges ist gewährleistet, daß der Bestückungsautomat den Kern genau an der vorgegebenen Position auf dem Gießkern anordnet, wo später der Kühlkanal durch Ausspülen des Kernes entstehen soll. Zum anderen könnte daran gedacht werden, den Kern an solchen Stellen mit einem Vorsprung zu versehen, an denen nach dem Gießen des Kolbens die Bohrung vom Innenbereich des Kolbens in Richtung des Kernes eingebracht wird, um diesen auszuspülen. Da solche Vorsprünge, und damit korrespondierende Ausnehmungen im Gießkern, lediglich der Positionierung des Kernes auf dem Gießkern dienen und diesen nicht noch zusätzlich halten müssen, besteht keine Gefahr, daß aufgrund dieser Lagepositionierung der Kern brechen könnte. Denn die eigentliche Kraft, die den Kern an dem Gießkern hält, wird zusätzlich durch Vakuum bzw. Magnetismus aufgebracht.

Ein Ausführungsbeispiel einer Gießvorrichtung, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, ist in der Figur gezeigt.
Die Figur zeigt eine Gießvorrichtung 1, die einen Gießkern 2 sowie einen zumindest teilweise den Gießkern 2 umgebende Außenform 3 aufweist. Nicht gezeigt ist ein Deckel der Gießvorrichtung 1, die die Gießvorrichtung 1 abdeckt. Der Gießkern 2, die Außenform 3 sowie der nicht gezeigte Deckel bilden die Außenkonturen des nach dem Gießen fertigen Rohlings-Kolbens. In die Gießvorrichtung 1 wird auf den Gießkern 2 ein Salzkern 4 aufgelegt, wobei der Gießkern 2 Mittel aufweist, die den Salzkern 4 unter Krafteinwirkung auf dem Gießkern 2 der Gießvorrichtung 1 in einer vorgegebenen Position halten. Die erzeugte Kraft F1 ist hier eine Vakuumkraft, die dadurch erzeugt wird, daß an Öffnungen 5 über Leitungen 6 in dem Gießkern 2 Luft angesaugt wird, so daß aufgrund dieses Unterdrucks der Salzkern 4 nach Auflage auf den Gießkern 2 auf diesen lagefixiert gehalten wird. In vorteilhafter Weise korrespondiert die Außenkontur der Öffnung 5 mit der Außenkontur des Salzkerns 4. Mittel zur Erzeugung der Vakuumkraft, wie z. B. eine luftansaugende Pumpe, sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Anstelle der Vakuumkraft kann auch eine magnetische Kraft verwendet werden, wozu beispielsweise im Kopf des Gießkernes 2 ein Dauer- oder Elektromagnet angeordnet ist, und der Salzkern 4 entsprechende metallische Bereiche aufweist, die nach dem Gießen im fertigen Kolben mit ausgespült werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens, insbesondere eines Kolben für eine Brennkraftmaschine, wobei eine Gießschmelze in eine Gießvorrichtung eingebracht wird und die Gießvorrichtung einen Kern, insbesondere einen Salzkern, zur Bildung eines Hohlraumes im fertigen Kolben aufnimmt, der während des Gießvorgangs von der Gießschmelze umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern unter Krafteinwirkung auf einem Gießkern der Gießvorrichtung gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft eine magnetische Kraft ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft eine Vakuumkraft ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern maschinell, insbesondere durch einen Bestückungsautomaten, in einer vorgegebenen Position auf dem Kern angeordnet wird.

5. Gießvorrichtung (1) zur Herstellung eines Kolbens, insbesondere eines Kolbens für eine Brennkraftmaschine, wobei eine Gießschmelze in die Gießvorrichtung (1) eingebracht wird und die Gießvorrichtung (1) einen Kern, insbesondere einen Salzkern (4), zur Bildung eines Hohlraumes im fertigen Kolben aufnimmt, der während des Gießvorganges von der Gießschmelze umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießvorrichtung (1) Mittel aufweist, die den Kern, insbesondere den Salzkern (4), unter Krafteinwirkung auf einem Gießkern (2) der Gießvorrichtung (1) in einer vorgegebenen Position halten.