DE102005009025A1 - Gussform und Verfahren zum Gießen zum Erzielen einer Modifikation eines Gussmetalls innerhalb einer Form - Google Patents

Gussform und Verfahren zum Gießen zum Erzielen einer Modifikation eines Gussmetalls innerhalb einer Form Download PDF

Info

Publication number
DE102005009025A1
DE102005009025A1 DE200510009025 DE102005009025A DE102005009025A1 DE 102005009025 A1 DE102005009025 A1 DE 102005009025A1 DE 200510009025 DE200510009025 DE 200510009025 DE 102005009025 A DE102005009025 A DE 102005009025A DE 102005009025 A1 DE102005009025 A1 DE 102005009025A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mold
metallurgical
modifier
casting
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200510009025
Other languages
English (en)
Other versions
DE102005009025B4 (de
Inventor
Kenneth G. Saint Charles Stahl
Venkatramanan Bloomfield Hills Srinivasan
James T. Ney Singer
Edward C. Midland Wall
Mark A. Midland Osborne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motors Liquidation Co
Original Assignee
Motors Liquidation Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motors Liquidation Co filed Critical Motors Liquidation Co
Publication of DE102005009025A1 publication Critical patent/DE102005009025A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102005009025B4 publication Critical patent/DE102005009025B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/086Filters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/007Treatment of the fused masses in the supply runners
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/20Measures not previously mentioned for influencing the grain structure or texture; Selection of compositions therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Es sind eine Gussform und ein Verfahren zu deren Verwendung, um eine Modifikation des Gussmetalls innerhalb einer Form zu erzielen, offenbart. Es sind eine oder mehrere Kammern in dem Angusskanalsystem der Gussform angeordnet. Jede Kammer kann metallurgische Modifikatoren enthalten, um die chemische Zusammensetzung des Metalls einzustellen und somit die mechanischen und physikalischen Eigenschaften eines aus dem metall gegossenen Teils zu verbessern. Es können ein oder mehrere Modifikatoren in der Kammer/den Kammern angeordnet werden, wenn die Gussform zur Verwendung zusammengebaut wird. Wenn die Schmelze in die Gussform eingeleitet wird, strömt sie durch die Kammer(n) und verflüssigt den Modifikator. Mengen des flüssigen Modifikators werden dann wegtransportiert und in der Schmelze verteilt, wenn sie durch das Angusskanalsystem hindurch und in den Formhohlraum hinein strömt. Die metallurgischen Modifikatoren können aus irgendeiner Anzahl bekannter Additive oder Legierungselemente ausgewählt werden, die neben anderen Strontium umfassen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gussform und ein Gussverfahren, um eine Modifikation eines Gussmetalls, wie etwa einer Aluminiumlegierung, innerhalb der Form durch den Zusatz von einem oder mehreren metallurgischen Additiven zu erzielen und somit die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Gussteils zu verbessern.
  • Gussmetallteile werden in einer Gießerei durch Einleiten geschmolzenen Metalls in eine Form aus einem relativ großen Volumen geschmolzenen Metalls (d.h. einer Schmelze) hergestellt. Es ist allgemein bekannt, die chemische Zusammensetzung eines Gussmetalls einzustellen, um die mechanischen und physikalischen Eigenschaften eines aus dem Metall gegossenen Teils zu verbessern. Dies wird durch den Zusatz von einem oder mehreren metallurgischen Additiven oder Modifikatoren bewerkstelligt.
  • Manche Additive oder Modifikatoren "modifizieren" die Art und Weise, in der ein Gussmaterial aushärtet oder fest wird. Die gewünschten Wirkungen des modifizierenden Materials können im mikroskopischen oder metallographischen Maßstab beobachtet werden. Die Größe, Form und kristalline Zusammensetzung der Mikrobestandteile der ausgehärteten Legierung können durch den Zusatz von kleinen Mengen von "Modifikatoren" beeinflusst werden. Diese Modifikatoren zeigen typischerweise geringe oder keine "legierende" Wirkung in dem Sinne, dass sie einen vernachlässigbaren Einfluss auf die chemische Zusammensetzung der Schmelze haben. In dieser Hinsicht wird die Schmelze modifiziert, indem die Modifikation in der Schmelze verflüssigt und verteilt werden, bevor sie dazu verwendet wird, eine Form zu füllen.
  • Geschmolzenes Aluminium kann durch den Zusatz von Legierungselementen legiert werden. Übliche Aluminiumlegierungselemente umfassen Kupfer, Eisen, Magnesium, Mangan, Nickel, Silicium, Zinn und Zink. Diese Legierungselemente werden typischerweise der flüssigen Schmelze hinzugefügt, um eine besondere Aluminiumgusslegierung zu formulieren. Modifizierende Elemente, Legierungen und Mischungen können auch in der Aluminiumschmelze verteilt werden. Derartige Additive umfassen Antimon, Beryllium, Bor, Calcium, Phosphor, Silber, Natrium, Strontium, Titan, Titandiborid (engl.: titanium boron), Vanadium, Zirkonium und andere Elemente, Verbindungen und Mischungen von Elementen.
  • Es ist bekannt, dass insbesondere Strontium einen merklichen Einfluss auf die Siliciummorphologie, die Porositätsverteilung und das Porositätsvolumen in einem Gussteil hat, wobei es die mechanischen Eigenschaften und die funktionellen Aspekte (z.B. Leckschutz) des Gussteils positiv beeinflusst.
  • Metallurgische Modifikatoren, die Strontium umfassen, werden herkömmlich einer Aluminiumschmelze in relativ kleinen Brocken, Blöcken, Pellets oder Tabletten hinzugefügt, die anschließend verflüssigt und in der Schmelze verteilt werden. Es ist auch bekannt, diese Additive einzubringen, indem ein Legierungsdraht in einen Strom des geschmolzenen Metalls hineinbewegt wird. Das Einleiten der Additive in die Schmelze wird typischerweise in dem Warmhalteofen, der Gießrinne oder der Gießpfanne und zu einem vorbestimmten Zeitpunkt vor dem Gießen der Schmelze in die Form durchgeführt.
  • Die Steuerung der Zeit, die zwischen dem Einleiten des Modifikators in die Schmelze und der Verwendung der Schmelze verstreicht, ist wichtig, da die gewünschten und vorteilhaften Effekte von metallurgischen Modifikatoren, die in einer Schmelze aufgelöst werden, im Laufe der Zeit abnehmen. Dieses Phänomen ist als Fading bekannt. Eine derartige Verschlechterung der Wirksamkeit des metallurgischen Modifikators ist ein unerwünschtes Ergebnis und verringert die effektive Konzentration des metallurgischen Modifikators in der Aluminiumschmelze. Um dem negativen Einfluss des Fadings entgegenzuwirken, ist es folglich häufig Praxis, die Schmelze mit in erhöhtem Masse mit Strontium oder anderen Modifikatoren zu behandeln. In der Gießereiindustrie glaubt man, dass, wenn mit dem metallurgischen Modifikator Strontium im Besonderen umgegangen wird, die modifizierende Strontiumlegierung der Schmelze hinzugefügt werden muss, bevor das Metall in die Form eingeleitet wird, so dass sich das Strontium durch die gesamte Schmelze hindurch verteilen kann.
  • Es werden daher weiterhin Gießereipraktiken gesucht, die sowohl die Art und Weise, in der metallurgische Modifikatoren in die Schmelze eingeleitet werden, als auch ihre resultierende Tauglichkeit bei der Steigerung der mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Gussteils verbessern.
  • Dementsprechend stellt die Erfindung eine Gussform, wie sie bei Sandgussverfahren bekannt ist, und ein Verfahren zu deren Verwendung bereit, um eine Modifikation des Gussmetalls innerhalb der Form zu erzielen. Zusätzlich zu einem oder mehreren Formbauelementen, wie etwa einem Formsegment oder einem Formkern, umfasst die Gussform im Allgemeinen die Einrichtungen eines Eingusses (auch häufig als Formeinlass bezeichnet), durch den das geschmolzene Metall in die Gussform strömt, ein Angussverteilersystem mit einem oder mehreren Kanälen, die das geschmolzene Metall aus dem Einguss in den Formhohlraum transportieren, und einen oder mehrere Anschnitte, die die Einlässe in den Formhohlraum aus dem Angussverteilersystem bereitstellen.
  • In der erfindungsgemäßen Gussform ist jedoch zumindest eine Kammer enthalten, die sich in dem Angussverteilersystem der Gussform befindet. Die Kammer ist derart entworfen, dass sie metallurgische Additive oder Legierungselemente zum Zweck des Einstellens der chemischen Zusammensetzung des Gussmetalls und zum Verbessern der mechanischen und physikalischen Eigenschaften eines Teils, das aus dem Metall gegossen wird, enthält.
  • Die Modifikatoren können im Allgemeinen als Stangen oder Stabrohmaterial oder in einer Granulat- oder Pelletform bereitgestellt werden. Ein oder mehrere derartige feste Modifikatoren können in der Kammer angeordnet werden, wenn die Gussform zur Verwendung zusammengebaut wird. Beim Einleiten der Schmelze in die Gussform verflüssigt die Schmelze den Modifikator, wenn sie durch die Kammer hindurchtritt. Anschließend werden Mengen des flüssigen Modifikators wegtransportiert und in der Schmelze verteilt, wenn sie durch das Angusskanalsystem und in den Formhohlraum hineinströmt.
  • Die metallurgischen Additive können aus irgendeiner Anzahl von bekannten Materialien ausgewählt werden, die im Besonderen Antimon, Beryllium, Bor, Calcium, Flusssalze (engl.: fluxing salts), Phosphor, Silber, Natrium, Strontium, Titan, Titandiborid (engl.: titanium boron), Vanadium und Zirkonium einzeln oder in Kombination enthalten, aber nicht darauf beschränkt sind.
  • Im Besonderen hat die Erfindung eine Tauglichkeit für den Zusatz von Strontium in die Gussform zu einer Aluminium-Silicium-Gussschmelze gezeigt. Dies steht im Gegensatz zu dem herkömmlichen Wissen in der Gießereitechnik und der typischen Praxis des Hinzufügens von Strontium zu der gesamten Metallschmelze in dem Warmhalteofen.
  • Die Erfindung ist flexibel und kann an zahlreiche Gussformen und Anwendungen angepasst werden, die beispielsweise Einzelhohlraum- oder Mehrhohlraumgussformen umfassen.
  • Die Anzahl von Kammern und ihre physikalische Ausgestaltung und Anordnung in einer gegebenen Gussform kann wie gewünscht oder wie notwendig verändert werden, um sich an entweder eine besondere Formkonstruktion oder die Anforderungen eines zu gießenden Teils anzupassen. Beispielsweise kann die Gussform eine oder mehrere Kammern an einer oder mehreren speziellen Stellen innerhalb des Angusskanals enthalten, um eine örtlich festgelegte Modifikation der Schmelze an besonderen Bereichen an dem Gussteil bereitzustellen. Bei der Erfindung wird auch in Betracht gezogen, dass eine oder mehrere Kammern in einer Gussform angewandt werden können, die jeweils einen oder mehrere Modifikatoren zum Einstellen der chemischen Zusammensetzung der Schmelze enthalten. Somit ermöglicht die Erfindung eine gesteuerte Verteilung von metallurgischen Modifikatoren durch ein gesamtes Gussteil hindurch.
  • Die Erfindung liefert somit eine verbesserte Konsistenz und bessere Steuerung der mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Gussteilen in der Form, von Guss zu Guss und von Form zu Form. Die Erfindung vereinfacht das Verfahren des Hinzufügens von metallurgischen Modifikatoren und verringert Arbeits- und Materialkosten, die zu der kontinuierli chen Überwachung und Modifikation einer gesamten Schmelze mit Modifikatoren gehören. Die Erfindung minimiert auch den Einfluss des Fadings auf die modifizierte Schmelze.
  • Weitere Vorteile der Erfindung umfassen eine Verringerung oder Beseitigung der Bildung von Schlamm am Boden der Warmhalteöfen, die durch die Modifikatoren hervorgerufen wird. Derartiger Schlamm beeinflusst das Gussverfahren negativ, da er die elektromagnetischen Metallpumpen, die manchmal dazu verwendet werden, das geschmolzene Metall auf die Gussformen zu verteilen, verstopft sowie zu Einschlüssen in den Gussstücken führt.
  • Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehend angegebenen ausführlichen Beschreibung deutlich werden. Es ist einzusehen, dass die detaillierte Beschreibung der besonderen Beispiele, obgleich sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angeben, lediglich zu Darstellungszwecken dienen und den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken sollen.
  • Die Erfindung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen umfassender verstanden werden. Die Bauelemente in den Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstäblich, sondern stattdessen ist die Betonung auf die Darstellung der Prinzipien der Erfindung gelegt. Darüber hinaus kennzeichnen in den Figuren in allen unterschiedlichen Ansichten gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile.
  • 1 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht eines Gussformpakets für einen Motorblock (ohne den Endkern), der die Erfindung enthält;
  • 2 ist eine vergrößerte Ansicht des Details 2 von 1; und
  • 3 ist eine vergrößerte Ansicht des Details 3 von 1.
  • Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) ist lediglich beispielhafter Natur und soll die Erfindung, ihre Anwendung und ihren Nutzen in keinster Weise einschränken.
  • Ein Sandfeingussverfahren zum Gießen von Teilen aus geschmolzenem Metall wendet im Allgemeinen eine verlorene Gussform an (die auch als Formpaket bezeichnet wird), wie etwa eine, die in dem vereinfachten Querschnitt von 1 bei 10 gezeigt ist. Das Formpaket 10 wird aus verschiedenen Formelementen oder Bauteilen zusammengebaut, die typischerweise aus mit Harz gebundenem Sand hergestellt werden. Die Formbauteile werden kombiniert, um einen Hohlraum zu bilden, der die inneren und äußeren Oberflächen des zu gießenden Teils definiert.
  • In herkömmlichen Gussformen sind auch weitere Hauptformeinrichtungen enthalten, die folgendes umfassen: einen Einguss 12 (der auch als Formeinlass bezeichnet wird), durch den das geschmolzene Metall in die Form eingeleitet wird, ein Angusskanalsystem 14, das einen oder mehrere Kanäle umfasst, die das geschmolzene Metall aus dem Einguss 12 zu dem Formhohlraum transportieren, einen oder mehrere Anschnitte 16, die die Einlässe in den Formhohlraum aus dem Angusskanalsystem 14 bereitstellen, Speiser (nicht gezeigt), die dem Gussstück zusätzliches Metall zuführen, um Schrumpfung während der Aushärtung des geschmolzenen Metalls in der Form 10 zu berücksichtigen, und Entlüftungsöffnungen (nicht gezeigt), um zuzulassen, dass Gase und Luft aus der Form 10 entweichen können, wenn das geschmolzene Metall eintritt.
  • Zu Darstellungszwecken und nicht zur Einschränkung werden die harzgebundenen Sandkerne, die in 1 gezeigt sind, beim Zusammenbau eines Motorzylinderblock-Formpaketes dazu verwendet, einen Aluminiummotorblock vom V-Typ zu gießen. Die Erfindung ist besonders nützlich, obwohl sie nicht darauf beschränkt ist, Gussformen für einen Sandfeinguss von Motorzylinderblöcken vom V-Typ zusammenzubauen, obwohl andere Ausgestaltungen und Teile mit erfindungsgemäßen Gussformen gegossen werden können.
  • Das Formpaket 10 wird aus mehreren harzgebundenen Sandkernen zusammengebaut, die einen Basiskern 18, einen als integrale Trommel ausgebildeten Kurbelgehäusekern (IBCC von integral barrel crankcase core) 20, der Zylinderbohrungsbuchsen 22 aus Metall (z.B. Gusseisen, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung) aufweist, zwei Endkerne (nicht gezeigt), zwei Seitenkerne 24, zwei Plattenkernanordnungen 26, einen Talkern 28 und einen Abdeckkern 30 umfassen. Die oben beschriebenen Kerne sind zum Zwecke der Darstellung und nicht zur Einschränkung angegeben, da andere Arten von Kernen und Kernausgestaltungen bei der erfindungsgemäßen Gussform abhängig von dem besonderen zu gießenden Teil verwendet werden können.
  • Die harzgebundenen Sandkerne können unter Verwendung herkömmlicher Kernherstellungsverfahren gefertigt werden, wie etwa einem Phenolurethan-Cold-Box- oder Furan-Hot-Box-Verfahren, bei denen eine Mischung von Gießereisand und Harzbindemittel in eine Kernbox geblasen wird und das Bindemittel mit entweder einem Katalysatorgas und/oder Wärme gehärtet wird. Der Gießereisand kann Silica, Zirkonium, Quarzglas und weitere umfassen. Ein katalysiertes Bindemittel kann Isocure-Bindemittel umfassen, das von Ashland Chemical Company erhältlich ist.
  • In der Gussform 10 ist zumindest eine Kammer 32 enthalten, die sich in dem Angusskanalsystem 14 befindet. Die Kammer 32 ist derart entworfen, dass sie ein metallurgisches Additiv oder Legierungselement 34 enthält, das dafür vorgesehen ist, die chemische Zusammensetzung des Gussmetalls zu beeinflussen und vorteilhaft einzustellen, um die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Gussteils zu verbessern.
  • Die metallurgischen Additive oder Legierungselemente 34 können aus irgendeiner Anzahl von bekannten Materialien ausgewählt werden, die im Besonderen Antimon, Beryllium, Bor, Calcium, Flusssalze (engl. fluxing salts), Phosphor, Silber, Natrium, Strontium, Titan, Titandiborid (engl.: titanium boron), Vanadium, Zirkonium, Chrom, Kupfer, Eisen, Magnesium, Mangan, Nickel, Silicium, Zinn und Zink oder eine Kombination von diesen Materialien umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Im Besonderen hat sich die Erfindung als nützlich für den Zusatz von Strontium zu einer Schmelze aus einer 319-Aluminium-Silicium-Legierung innerhalb einer Form erwiesen.
  • 1 zeigt zumindest Abschnitte des Angusskanalsystems 14 und der Anschnitte 16 der Gussform 10. Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst das Angusskanalsystem 14 mehrere Kammern, die einen metallurgischen Modifikator enthalten. Eine erste Kammer 32 ist nahe bei dem Einguss oder Formeinlass 12 gezeigt. Eine zusätzliche Kammer oder zusätzliche Kammern können ebenfalls enthalten sein, wie etwa weiter unterstromig in dem Angusskanalsystem 14 nahe bei einem Anschnitt 16 (siehe 3, Kammer 36).
  • Natürlich kann die Anzahl von Kammern und deren physikalische Ausgestaltung und Anordnung in einer gegebenen Gussform wie gewünscht oder notwendig variieren, um sich an eine besondere Formkonstruktion oder die besonderen metallurgischen Anforderungen eines zu gießenden Teiles anzupassen. Beispielsweise kann die Gussform eine oder mehrere Kammern an einer oder mehreren speziellen Stellen in dem Angusskanalsystem umfassen, um eine örtlich festgelegte Modifikation der Schmelze an besonderen Bereichen in einem Gussteil bereitzustellen. Bei der Erfindung wird auch in Betracht gezogen, dass eine oder mehrere Kammern in einer Gussform angewandt werden und einen oder mehrere Modifikatoren enthalten können, um die chemische Zusammensetzung der Schmelze einzustellen. Die Erfindung sorgt somit für die gesteuerte Verteilung von metallurgischen Modifikatoren durch ein gesamtes Gussteil hindurch.
  • In dieser Hinsicht ist die Erfindung flexibel und kann sich an eine Vielfalt von Gussformen und Anwendungen anpassen, die beispielsweise Einzelhohlraum- oder Mehrhohlraum-Gussformen umfassen.
  • In 2 ist eine vergrößerte Detailansicht der Kammer 32 gezeigt. Die Begrenzung der Kammer ist wie gezeigt als zwei unterschiedliche Formkerne definiert, nämlich den Abdeckkern 30 und den Talkern 28, die zusammenkommen, wenn das Formpaket 10 zusammengebaut wird. Natürlich kann die Kammer 32 vollständig innerhalb eines einzigen Formkerns angeordnet sein, oder sie kann durch den Zusammenbau von mehr als zwei Formkernen geschaffen werden, wie es gewünscht oder notwendig ist, um sich an die Gussformkonstruktion, die die Erfindung enthält, anzupassen.
  • Innerhalb der Kammer 32 befindet sich ein metallurgischer Modifikator 34. Der metallurgische Modifikator 34 umfasst ein festes Metall, beispielsweise ein Stangen- oder Stabmaterial. Zusätzlich kann der Modifikator 34 die Form von Pellets oder Granulat annehmen. Ein exemplarischer Modifikator 34, der sich als beim Modifizieren einer Aluminium-Silicium-Gussschmelze in einer Form der Erfindung nützlich erwiesen hat, ist eine 5 % Strontium enthaltende Legierung in der Form eines Rohmaterials, obwohl es in Betracht zu ziehen ist, dass eine ungefähr 3 % bis ungefähr 15 % Strontium enthaltende Legierung verwendet werden kann. Beispiele von Rohmaterialgrößen, die verwendet werden können, umfassen eine Stange aus TiBSr6 mit einem Durchmesser von 9,5 mm (3/8 Zoll), einen "Castcut"-Stab mit einem Querschnitt von 25,4 mm (1 Zoll), oder einen "Quicksol"-Stab mit einem Durchmesser von 22,2 mm (7/8 Zoll) oder eine Stange mit einem Durchmesser von 9,5 mm (3/8 Zoll).
  • Wenn die Formbauteile zu der Gussform zusammengebaut werden, wird der Modifikator 34 in der Kammer angeordnet und wird ein Teil des Gussformpakets 10.
  • In dem Angusskanalsystem 14 unterstromig des Modifikators 34 und neben dem Ausgang aus der Kammer 32 ist ein mit Siliciumcarbid beschichteter Schaumfilter 38 angeordnet. Wie es in 2 gezeigt ist, sind zwei derartige Filter 38 enthalten, da es zwei Ausgänge unterstromig der Kammer 32 gibt. Folglich gelangt die Schmelze durch den Filter 38, wenn sie durch die Form 10 strömt. Diese Filter 38 sind im Handel erhältlich, beispielsweise von SELEE®-Corporation oder Foseco International Ltd. Zusätzlich zum Filtern von Teilchen aus der Schmelze helfen die Filter 38 beim Steuern der Strömung der Schmelze durch die Kammer 32, um sicherzustellen, dass die Schmelze die Kammer 32 füllt und über und um den Modifikator 34 herum strömt. Dies ist besonders für den Anfangsabschnitt der Schmelze wichtig, wenn sie zuerst in die Gussform 10 eingeleitet wird.
  • Nachdem das Formpaket 10 zusammengebaut worden ist, wird das geschmolzene Metall, z.B. eine Aluminiumlegierung bei einer Temperatur über 676°C (1250°F), in die Form durch den Einguss 12 eingeleitet. Die Aluminiumschmelze strömt von dem Einguss 12 in das Angausskanalsystem 14 und die Kammer 32. Wenn die Schmelze die Kammer 32 füllt, strömt sie über und um den Modifikator 34 herum. Wenn dies stattfindet, löst sich der Modifikator 34 langsam in der Schmelze auf. Die Schmelze gelangt dann durch die Filter 38 an den unterstromigen Enden der Kammer und schließlich in den Formhohlraum. Da sich der Modifikator 34 mit der Zeit in der Schmelze auflöst, wird der Modifikator 34 in die Gesamtheit der Schmelze eingeleitet, die durch die Kammer 32 strömt, wobei die Eigenschaften des Gussmetalls, wenn dies erfolgt, verbessert werden.
  • Wie es in 3 gezeigt ist, ist eine Kammer 36 nahe bei einem Anschnitt 16 der Gussform 10 angeordnet. Filter 38 halten einen metallurgischen Modifikator 40 fest, der in Granulat- oder Pelletform vorliegt. Wenn die Schmelze die Kammer 36 erreicht, löst sie, wie es zuvor beschrieben wurde, den Modifikator 40 auf und dieser beeinflusst die chemische Zusammensetzung der Schmelze. Bei diesem Beispiel sind die Wirkungen des Modifikators 40 örtlich auf den Abschnitt des Formhohlraums festgelegt, der durch den Anschnitt 16, der der Kammer 36 am nächsten liegt, gespeist wird.
  • Es ist leicht festzustellen, dass die Anzahl von Kammern, die in der Gussform enthalten sind, ihre jeweiligen Größen, Formen und Lagen in dem Angusskanalsystem (z.B. bei oder nahe bei einem oder mehreren der Formanschnitte oder bei oder nahe bei dem Formeinlass), sowie die Arten und Mengen von metallurgischen Modifikatoren, die in die Gussform eingebaut worden sind, wie notwendig modifiziert werden können, um sich an die Konstruktion jeder besonderen Gussform oder die besonderen metallurgischen Anforderungen an den zu gießenden Gegenstand anzupassen.
  • Zusammengefasst ist eine Gussform und ein Verfahren zu deren Verwendung, um eine Modifikation des Gussmetalls innerhalb einer Form zu erzielen, offenbart. Es sind eine oder mehrere Kammern in dem Angusskanalsystem der Gussform angeordnet. Jede Kammer kann metallurgische Modifikatoren enthalten, um die chemische Zusammensetzung des Metalls einzustellen und somit die mechanischen und physikalischen Eigenschaften eines aus dem Metall gegossenen Teils zu verbessern. Es können ein oder mehrere Modifikatoren in der Kammer/den Kammern angeordnet werden, wenn die Gussform zur Verwendung zusammengebaut wird. Wenn die Schmelze in die Gussform eingeleitet wird, strömt sie durch die Kammer(n) und verflüssigt den Modifikator. Mengen des flüssigen Modifikators werden dann wegtransportiert und in der Schmelze verteilt, wenn sie durch das Angusskanalsystem hindurch und in den Formhohlraum hinein strömt. Die metallurgischen Modifikatoren können aus irgendeiner Anzahl bekannter Additive oder Legierungselemente ausgewählt werden, die neben anderen Strontium umfassen.

Claims (30)

  1. Gussform, umfassend: zumindest ein Formelement (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30), einen Einguss (12), ein Angusskanalsystem (14), das zumindest einen Kanal umfasst, zumindest einen Anschnitt (16), und zumindest eine Kammer (32, 36), die sich in dem Angusskanalsystem (14) befindet und einen metallurgischen Modifikator (34, 40) enthält.
  2. Gussform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallurgische Modifikator (34, 40) aus der Gruppe von Antimon, Beryllium, Bor, Calcium, Flusssalzen (engl.: fluxing salts), Phosphor, Silber, Natrium, Strontrium, Titan, Titandiborid (engl.: titanium boron), Vanadium und Zirkonium oder einer Kombination davon ausgewählt ist.
  3. Gussform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallurgische Modifikator (34, 40) Strontium ist.
  4. Gussform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der metallurgische Modifikator (34, 40) eine ungefähr 3 % bis ungefähr 15 % Strontium enthaltende Legierung in der Form eines Rohmaterials ist.
  5. Gussform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der metallurgische Modifikator (34, 40) in der Form eines Stabrohmaterials oder Stangenrohmaterials vorliegt.
  6. Gussform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der metallurgische Modifikator (34, 40) in Granulatform vorliegt.
  7. Gussform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der metallurgische Modifikator (34, 40) in Pelletform vorliegt.
  8. Gussform nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Formkerne (18, 20, 24, 26, 28, 30), wobei die Kammer (32) durch zumindest zwei Formkerne (30, 28) begrenzt ist.
  9. Gussform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (32, 36) bei oder nahe bei zumindest einem Anschnitt (16) angeordnet ist.
  10. Gussform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (32, 36) nahe dem Einguss (12) angeordnet ist.
  11. Gussform nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest einen Filter (38), der neben der Kammer (32, 36) angeordnet ist.
  12. Gussform nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Filter (38) ein mit Siliciumcarbid beschichteter Keramikschaumfilter ist.
  13. Gussform nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Mittel (38) zum Steuern der Strömung von geschmolzenem Metall durch die Kammer (32, 36) hindurch.
  14. Gussform nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Kammern (32, 36), die in dem Angusskanalsystem (14) angeordnet sind, die jeweils zumindest einen metallurgischen Modifikator (34, 40) enthalten.
  15. Gussform nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Kammern (32, 36) mehr als eine einzige Art eines metallurgischen Modifikators (34,40) enthält.
  16. Gussform nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, eine jede der Kammern (32, 36) einen unterschiedlichen metallurgischen Modifikator (34, 40) enthält.
  17. Gussform nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Formhohlräume, wobei das Angusskanalsystem (14) mehrere Kanäle umfasst, wobei zumindest ein Kanal einen jeden der Formhohlräume bedient, und jeder der Kanäle zumindest eine Kammer (32, 36) aufweist, die einen metallurgischen Modifikator (34, 40) enthält.
  18. Gussform, umfassend: zumindest einen Formkern (18, 20, 24, 26, 28, 30), einen Einguss (12), ein Angusskanalsystem (14), zumindest einen Anschnitt (16), und ein Mittel (32, 34, 36, 40) zum Einstellen der chemischen Zusammensetzung des geschmolzenen Metalls, nachdem das geschmolzene Metall während eines Gussprozesses in die Gussform (10) eingeleitet worden ist.
  19. Verfahren zum Gießen eines Teils mit den Schritten, dass: eine Gussform (10) bereitgestellt wird, die einen Einguss (12), ein Angusskanalsystem (14) mit zumindest einem Kanal, zumindest einen Anschnitt (16), zumindest ein Formelement (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30) und zumindest eine Kammer (32, 36), die in dem Angusskanalsystem (14) angeordnet ist, umfasst, ein metallurgischer Modifikator (34, 40) in der zumindest einen Kammer (32, 36) angeordnet wird, und geschmolzenes Metall in die Gussform (10) eingeleitet wird.
  20. Verfahren zum Gießen eines Teils nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallurgischer Modifikator (34, 40) bereitgestellt wird, der aus der Gruppe von Antimon, Beryllium, Bor, Calcium, Flusssalzen (engl.: fluxing salts), Phosphor, Silber, Natrium, Strontium, Titan, Titandiborid (engl.: titanium boron), Vanadium und Zirkonium oder einer Kombination davon ausgewählt wird.
  21. Verfahren zum Gießen eines Teils nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallurgischer Modifikator (34, 40) bereitgestellt wird, der Strontium umfasst.
  22. Verfahren zum Gießen eines Teils nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallurgischer Modifikator (34, 40) bereitgestellt wird, der eine ungefähr 3 % bis ungefähr 15 % Strontium enthaltende Legierung in der Form eines Rohmaterials umfasst.
  23. Verfahren zum Gießen eines Teils nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (32, 36) nahe bei dem zumindest einen Anschnitt (16) angeordnet wird.
  24. Verfahren zum Gießen eines Teils nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (32, 36) nahe bei dem Einguss (12) angeordnet wird.
  25. Verfahren zum Gießen eines Teils nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Filter (38) bereitgestellt wird, und der Filter neben der Kammer (32, 36) angeordnet wird.
  26. Verfahren zum Gießen eines Teils nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein mit Siliciumcarbid beschichteter Keramikschaumfilter (38) bereitgestellt wird, und der Filter (38) neben der Kammer (32, 36) angeordnet wird.
  27. Verfahren zum Gießen eines Teils nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gussform (10) bereitgestellt wird, die mehrere Kammern (32, 36) aufweist, die in dem Angusskanalsystem (14) angeordnet sind, und zumindest ein metallurgischer Modifikator (34, 40) in jeder der Kammern (32, 36) angeordnet wird.
  28. Verfahren zum Gießen eines Teils nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine einzige Art von metallurgischem Modifikator (34, 40) in jeder der Kammern (32, 36) angeordnet wird.
  29. Verfahren zum Gießen eines Teils nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein unterschiedlicher metallurgischer Modifikator (34, 40) in jeder der Kammern (32, 36) angeordnet wird.
  30. Verfahren zum Gießen eines Teils nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gussform (10) bereitgestellt wird, die mehrere Formhohlräume aufweist, mehrere Kanäle innerhalb des Angusskanalsystems (14) vorgesehen werden, wobei zumindest ein Kanal jeden der Formhohlräume bedient, zumindest eine Kammer (32, 36) in jedem der Kanäle vorgesehen wird, und dass zumindest ein metallurgischer Modifikator (34, 40) in einer jeden Kammer (32, 36) angeordnet wird.
DE102005009025A 2004-03-01 2005-02-28 Gussform und Verfahren zum Gießen zum Erzielen einer Modifikation eines Gussmetalls innerhalb einer Form Active DE102005009025B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/790,613 US20050189083A1 (en) 2004-03-01 2004-03-01 Casting mold and method for casting achieving in-mold modification of a casting metal
US10/790,613 2004-03-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102005009025A1 true DE102005009025A1 (de) 2005-09-22
DE102005009025B4 DE102005009025B4 (de) 2008-04-30

Family

ID=34887530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005009025A Active DE102005009025B4 (de) 2004-03-01 2005-02-28 Gussform und Verfahren zum Gießen zum Erzielen einer Modifikation eines Gussmetalls innerhalb einer Form

Country Status (2)

Country Link
US (2) US20050189083A1 (de)
DE (1) DE102005009025B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008063906B4 (de) * 2008-12-19 2016-03-03 Edelstahlwerke Schmees Gmbh Verteilervorrichtung

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO2756167T3 (de) * 2014-01-29 2018-06-16
US10113504B2 (en) * 2015-12-11 2018-10-30 GM Global Technologies LLC Aluminum cylinder block and method of manufacture
RU2016118299A (ru) 2016-05-12 2017-11-16 РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТ Способ модифицирования металла в литейной форме
US10253833B2 (en) 2017-06-30 2019-04-09 Honda Motor Co., Ltd. High performance disc brake rotor
DE102018128020B4 (de) * 2018-11-09 2024-05-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kokille sowie Verfahren zum Herstellen eines Kurbelgehäuses
US11187290B2 (en) 2018-12-28 2021-11-30 Honda Motor Co., Ltd. Aluminum ceramic composite brake assembly
CN110421124A (zh) * 2019-09-06 2019-11-08 大同煤矿集团有限责任公司 一种铸造铸钢支架的浇注和补缩系统
CN110919157A (zh) * 2019-12-04 2020-03-27 四川泛华航空仪表电器有限公司 一种zl201薄壁铸件的铸造方法及zl201薄壁铸件的焊接方法
US11679532B2 (en) 2020-02-06 2023-06-20 GM Global Technology Operations LLC In-mold coating with improved flowability
US20220355232A1 (en) * 2021-05-04 2022-11-10 GM Global Technology Operations LLC Process to make a ceramic filter for metal casting
US11992874B2 (en) 2021-05-04 2024-05-28 GM Global Technology Operations LLC Process to make a ceramic filter for metal casting

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1458899A1 (de) * 1965-11-17 1969-02-13 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum Impfen von Gusseisen
DE1901366A1 (de) * 1969-01-11 1970-08-06 Daimler Benz Ag Einrichtung zum Impfen,Legieren od.dgl. von Metallguss
DE2719129A1 (de) * 1977-01-28 1978-08-10 Kawecki Berylco Ind Strontiumhaltige grundzusammensetzung zur beigabe in eutektische und untereutektische silizium-aluminium- gusslegierungen
DE2925822C2 (de) * 1979-06-27 1984-03-08 Heinz-Ulrich Prof. Dr.-Ing. 6360 Friedberg Doliwa Verfahren zur Herstellung von Gußstücken aus Eisen-Kohlenstoff-Schmelzen mit Kugel- oder Kompaktgraphit und Kern zur Durchführung des Verfahrens
US4666516A (en) * 1986-01-21 1987-05-19 Elkem Metals Company Gray cast iron inoculant
US4885263A (en) * 1987-03-23 1989-12-05 Swiss Aluminium Ltd. Ceramic foam filter and process for preparing same
DE3726272A1 (de) * 1987-08-07 1989-02-16 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum impfen von gusseisen
EP0410603A1 (de) * 1989-07-26 1991-01-30 Foseco International Limited Giessen von flüssigem Gusseisen und dabei verwendete Filter
US5230754A (en) * 1991-03-04 1993-07-27 Kb Alloys, Inc. Aluminum master alloys containing strontium, boron, and silicon for grain refining and modifying aluminum alloys
US5161604A (en) * 1992-03-26 1992-11-10 General Motors Corporation Differential pressure, countergravity casting with alloyant reaction chamber
US5259442A (en) * 1992-07-14 1993-11-09 Specialty Metallurgical Products Method of adding alloying materials and metallurgical additives to ingots and composite ingot
FR2780322B3 (fr) * 1998-06-25 2000-05-12 Daussan & Co Procede pour preparer un moule de coulee
DE10039877A1 (de) * 2000-05-23 2001-11-29 Wagner Heinrich Sinto Masch Verfahren und Gießform zur Herstellung von Gussstücken
US6793707B2 (en) * 2002-01-10 2004-09-21 Pechiney Electrometallurgie Inoculation filter
DE10352601A1 (de) * 2003-05-06 2004-11-25 Halberg-Guss Gmbh Verfahren zur Herstellung bereichsweise modifizierter Gussstücke sowie entsprechend hergestellte Gussstücke, insbesondere Zylinderkurbelgehäuse
US7011133B2 (en) * 2004-02-02 2006-03-14 Eckert C Edward Molten aluminum filtration

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008063906B4 (de) * 2008-12-19 2016-03-03 Edelstahlwerke Schmees Gmbh Verteilervorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
US20070246185A1 (en) 2007-10-25
US20050189083A1 (en) 2005-09-01
DE102005009025B4 (de) 2008-04-30
US7578336B2 (en) 2009-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005009025B4 (de) Gussform und Verfahren zum Gießen zum Erzielen einer Modifikation eines Gussmetalls innerhalb einer Form
DE1936153B2 (de) Verfahren und giessform zum herstellen von gusstuecken mit kugelgraphit
WO2005095025A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum giessen von bauteilen aus leichtmetall nach dem kippgiessprinzip
EP2945760B1 (de) Giessform zur herstellung von gussteilen, insbesondere zylinderblöcken und zylinderköpfen, mit funktionaler anbindung des speisers
EP1268104A1 (de) Verfahren zum steigenden giessen in sandformen mit gerichteter erstarrung von gussteilen
DE102010007812A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kraftfahrzeug-Fahrwerkteilen
DE3207675A1 (de) Vorrichtung fuer das verdeckte abgiessen von metallschmelzen
EP2059356B1 (de) Einteilige verlorene, temperierbare giessform für gussteile aus metall sowie verfahren zu ihrer herstellung
DE112010003531B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Probegusses und durch das Verfahrenhergestellter Probeguss
EP3047921B1 (de) Schleudergusskokillenvorrichtung zur herstellung von bremsscheiben und deren verwendungen
DE102006045267A1 (de) Gießvorrichtung zur Herstellung offenporiger Schaumstrukturen aus Metall, Metalllegierungen, Kunststoff oder Keramik mit oder ohne geschlossene Außenhülle
DE10059083C1 (de) Einlegekern zur Herstellung einer Gussform sowie Verfahren zur Herstellung eines Gussform
DE3317631A1 (de) Speiser zum dichtspeisen von gussstuecken
DE3621334C1 (en) Method and device for the production of metallic mouldings
DE10342582B4 (de) Herstellen eines Gradientenwerkstücks durch Schichtgießen
DE102018127559A1 (de) Bauteil einer Brennkraftmaschine, insbesondere Zylinderkopf, Gießformanordnung und Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Brennkraftmaschine
EP1361009A1 (de) Giessform zur Herstellung eines Gussteils unter Verwendung von Formgrundstoff und Verfahren zur Herstellung einer Giessform
EP1226889A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines aus wenigstens zwei unterschiedlichen Metallwerkstoffen gebildeten Gusswerkstücks
DE102004034802B4 (de) Metallische Dauerform zur Herstellung von Großgussteilen aus Metalllegierungen
DE10352179B4 (de) Niederdruckgießverfahren zur Herstellung eines Gußteils
EP4223431A1 (de) Hpdc tools
AT228954B (de) Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallsträngen
DE102022112177A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Gussbauteils sowie Gussform
DE112020007413T5 (de) Formwerkzeug mit Kühlkörper
DE1910902A1 (de) Stranggiesskokille

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8380 Miscellaneous part iii

Free format text: PFANDRECHT

8380 Miscellaneous part iii

Free format text: PFANDRECHT AUFGEHOBEN

8380 Miscellaneous part iii

Free format text: PFANDRECHT