DE102008015856A1 - Method for casting components e.g. cylinder crankcases made of light alloys according to the tilt pouring concept, comprises filling melt into assembly assigned to mold and then flowing into mold cavity during tilting motion of the mold - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen aus Leichtmetall nach dem Kippgießprinzip, wobei die Schmelze in eine der Gießform zugeordnete Baugruppe eingefüllt wird und aus dieser Baugruppe während einer Kippbewegung der Gießform in den Formhohlraum einströmt.The The invention relates to a method and a device for casting of components made of light metal according to the Kippgießprinzip, wherein the melt in an associated with the mold assembly is filled and out of this assembly during a tilting movement of the mold flows into the mold cavity.
Nachdem für Brennkraftmaschinen seit Jahrzehnten überwiegend gegossene Zylinderkurbelgehäuse aus Grauguss verwendet worden sind, werden aus technischen und ökologischen Aspekten die Zylinderkurbelgehäuse für kleinvolumige Brennkraftmaschinen zunehmend aus Leichtmetallen gefertigt. Hierfür wurden wegen ihres geringen spezifischen Gewichtes zunächst Magnesium-Legierungen verwendet, die allerdings kostenintensiv sind und eine lediglich geringe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Wesentlich kostengünstiger sind Aluminium-Silizium-Legierungen, die außerdem eine bessere Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Dies hat dazu geführt, dass moderne und in großen Stückzahlen gefertigte Brennkraftmaschinen oftmals mit Zylinderkurbelgehäusen aus Aluminium-Silizium-Legierungen ausgestattet werden, während Zylinderkurbelgehäuse aus Magnesium-Legierungen fast ausschließlich für den Rennsport eingesetzt werden.After this for internal combustion engines for decades predominantly cast cylinder crankcases used in cast iron are made of technical and environmental aspects the cylinder crankcase for small-volume internal combustion engines increasingly made of light metals. For this were due to their low specific weight, first magnesium alloys used, which are however cost-intensive and one only have low strength and corrosion resistance. Substantially less expensive are aluminum-silicon alloys, in addition, a better corrosion resistance exhibit. This has meant that modern and in large Quantities manufactured internal combustion engines often with Cylinder crankcases made of aluminum-silicon alloys be fitted while cylinder crankcase made of magnesium alloys almost exclusively for used in racing.
Die Zylinderkurbelgehäuse werden mit verschiedenen Gießverfahren hergestellt, von denen insbesondere Druckguss, Niederdruckguss, Sandguss und Lost-Foam-Guss zu nennen sind. Jedes der Verfahren ergibt bei einer Anwendung für Zylinderkurbelgehäuse einige Vorteile, jedoch auch jeweils verfahrensspezifische Nachteile.The Cylinder crankcases come with different casting processes of which die casting, low pressure casting, Sand casting and lost foam casting are to be mentioned. Each of the procedures results in an application for cylinder crankcase some advantages, but also process-specific disadvantages.
So können bei einer Fertigung im Druckgussverfahren keine Hinterschneidungen realisiert werden. Deshalb lässt sich mit Druckguss beispielsweise der Wasserraumbereich nicht in einer sog. „closed deck”-Variante ausführen, mit der in Teilbereichen höhere mechanische Festigkeiten und größere Wasserdurchflüsse erreicht werden könnten.So can in a production by die casting no Undercuts are realized. That's why you can For example, with die casting the water area is not in one so-called "closed deck" variant, with higher mechanical strengths in some areas and reached larger water flows could become.
Beim Niederdruckguss ergeben sich Einschränkungen, weil die Gießform bis zur kompletten Erstarrung mit dem Gießofen verbunden bleiben muss. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit der Fertigung beeinträchtigt.At the Low pressure casting results in restrictions because the Casting mold until complete solidification with the casting furnace must remain connected. This will increase the profitability of Production impaired.
Beim Sandguss und Lost-Foam-Guss werden geringere mechanische Festigkeiten erreicht. Ursache hierfür ist die im Vergleich zu Stahlwerkzeugen geringere Wärmeleitfähigkeit einer Sandform.At the Sand casting and Lost-Foam casting have lower mechanical strengths reached. This is due to the lower compared to steel tools Thermal conductivity of a sand mold.
Die noch immer steigenden Leistungen von Brennkraftmaschinen bewirken grundsätzlich eine höhere Belastung der aus Aluminium gefertigten Zylinderkurbelgehäuse, insbesondere im Bereich am Hauptlager. Hierfür müssen dem Konstrukteur Gießverfahren zur Verfügung stehen, mit denen die spezifische Leistungsfähigkeit des Werkstoffes Aluminium weitgehend ausgenutzt werden kann. Dies hat zu verschiedenen Modifizierungen der bereits bekannten Verfahren geführt, mit denen primär Vorteile für das Gießen von Bauteilen aus Leichtmetall angestrebt werden.The still cause increasing performance of internal combustion engines basically a higher load of aluminum manufactured cylinder crankcase, especially in the area at the main camp. For this, the designer must Casting methods are available with which the specific performance of aluminum as a material can be exploited. This has to be various modifications the already known methods performed with which primary Advantages for casting light metal components to be sought.
So
beschreibt
Aufgabe der Erfindung ist es, eine technische Lösung zum Gießen von geometrisch anspruchsvollen Bauteilen aus Leichtmetall im Kippgießverfahren zu schaffen, die kurze Zykluszeiten und eine gute Gefügeausbildung bei der Erstarrung der Schmelze ermöglicht.task The invention is a technical solution for casting of geometrically demanding components made of light metal in the tilt casting process to create, the short cycle times and a good microstructure education during the solidification of the melt allows.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Gießform mit einer zugeordneten Gießmaschine in eine Startposition von bis zu 90° geschwenkt wird, wobei die Gießform in einem Bereich von 0° bis 90° verlagerbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen, deren technische Merkmale und Wirkungen im Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.These Task is solved by the mold with a assigned casting machine in a starting position of up is pivoted to 90 °, the mold being in a range of 0 ° to 90 ° is displaced. Advantageous embodiments are the subject of dependent Claims, their technical features and effects in Embodiment described in more detail.
Die erfindungsgemäße technische Lösung ist zum Gießen verschiedenartiger Bauteile aus Leichtmetall im Kippgießverfahren geeignet. Eine bevorzugte Anwendung ist die Herstellung von geometrisch anspruchsvollen Bauteilen aus Aluminium-Legierungen, insbesondere von Zylinderkurbelgehäusen für Brennkraftmaschinen. Unabhängig vom jeweils konkreten Gussteil werden kurze Zykluszeiten und eine gute Gefügeausbildung bei der Erstarrung der Schmelze gewährleistet.The technical solution according to the invention is suitable for pouring various components made of light metal in Kippgießverfahren. A preferred application is the production of geometrically demanding components made of aluminum alloys, in particular cylinder crankcases for internal combustion engines. Regardless of the concrete casting in each case, short cycle times and good microstructure during the solidification of the melt are guaranteed.
Durch die Herstellung der Zylinderkurbelgehäuse im Schwerkraftkokillenguss mit dem Kippgießverfahren wird eine laminare Formfüllung erreicht. Hierdurch lassen sich Luft- und Oxideinschlüsse, beispielsweise durch Schmelzespritzer, weitgehend vermeiden und die Festigkeit des Gefüges wird erhöht. Das Verfahren kann auf Rundtisch- und Linearanlagen angewendet werden, wodurch eine hohe Wirtschaftlichkeit erreichbar ist.By the production of the cylinder crankcase in gravity chill casting with the Kippgießverfahren is a laminar mold filling reached. This allows air and oxide inclusions, for example, by melting splash, largely avoid and the strength of the structure is increased. The procedure Can be used on rotary table and linear systems, whereby a high economy is achievable.
Beim erfindungsgemäßen Kippgießverfahren wird das Gießwerkzeug in eine Startposition von bis zu 90° mittels einer entsprechenden Gießmaschine geschwenkt. Das für das Abgießen des jeweiligen Bauteiles notwendige Schmelzevolumen wird in eine separate Gießkelle gefüllt, die durch eine zugeordnete Vorrichtung unabhängig von der Gießmaschine gekippt werden kann. Alternativ zur Verwendung einer Gießkelle kann das notwendige Schmelzevolumen auch in einem am Gießwerkzeug angeordneten Gießtümpel gefüllt werden.At the Kippgießverfahren invention the casting tool in a starting position of up to 90 ° means pivoted a corresponding casting machine. That for the pouring of the respective component necessary melt volume is filled in a separate ladle by an associated device tilted independently of the casting machine can be. Alternatively to the use of a ladle can the necessary melt volume in a casting tool arranged casting basins are filled.
Nach dem Start des Kippvorganges beginnt die Formfüllung für das jeweils konkrete Bauteil. Durch den Kippwinkel wird die maximale Füllhöhe für das Gussbauteil verringert. Somit reduziert sich während der Formfüllung die kinetische Energie der Schmelze und eine kontrolliert laminare Formfüllung wird erreicht. Der Kippvorgang verläuft mit einer jeweils spezifisch angepassten variablen Kippgeschwindigkeit. Bei einem Kippwinkel von 0° wird der Füllvorgang abgeschlossen und die Erstarrungsposition für das Gussbauteil, beispielsweise ein Zylinderkurbelgehäuse, ist erreicht.To At the start of the tipping process, the mold filling begins for the respective concrete component. Due to the tilt angle, the maximum Filling height for the cast component reduced. Thus reduces during the mold filling the kinetic energy of the melt and a controlled laminar mold filling is reached. The tipping process runs with one each specific adapted variable tilting speed. At a tilt angle from 0 °, the filling process is completed and the solidification position for the cast component, for example a cylinder crankcase is reached.
Die separate Gießkelle oder der Gießtümpel ist vorzugsweise mittig auf der Längs- oder Stirnseite des Zylinderkurbelgehäuses positioniert. Dadurch wird die Schmelze direkt in die Bauteilgeometrie geführt, ohne dass hierbei eine unnötige Abkühlung entsteht.The separate pouring ladle or the pouring basin is preferably centrally on the longitudinal or front side of the Cylinder crankcase positioned. This will cause the melt led directly into the component geometry without this an unnecessary cooling occurs.
Mit einem großen Anteil von Stahlkokillen werden im Vergleich zum Sand- und Lost-Foam-Guss eine beschleunigte Erstarrung durch schnelleren Wärmetransport und somit höhere mechanische Festigkeitswerte erreicht. Durch Kühlkreisläufe in den Formteilen können die Erstarrung zusätzlich beschleunigt und die Erstarrungsrichtung beeinflusst werden.With a large proportion of steel molds are compared for sand and lost foam casting an accelerated solidification by faster heat transfer and thus higher mechanical Strength values achieved. By cooling circuits in the moldings, the solidification can be additional accelerated and the solidification direction are influenced.
Durch die kontrollierte Formfüllung mit geringeren Schmelzegeschwindigkeiten lassen sich Sandkerne in die Kokille einlegen und somit Hinterschnitte realisieren. Folglich ergeben sich größere Gestaltungsfreiräume für die Konstruktion des Gussteiles bezüglich der Anordnung gegossener Kanäle. Weiterhin können der Bearbeitungsaufwand reduziert sowie eine größere Steifigkeit, eine optimierte Ölführung und teilweise auch eine Gewichtsreduzierung des Gussteiles erreicht werden.By the controlled mold filling with lower melt speeds Sand cores can be inserted into the mold and thus undercuts realize. Consequently, greater freedom of design results for the construction of the casting concerning the arrangement of cast channels. Furthermore you can The processing costs are reduced as well as a larger one Stiffness, optimized oil flow and partially also a weight reduction of the casting can be achieved.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen in jeweils schematischer Darstellung:One Embodiment of the invention is in the drawing and will be described below. It show in each case schematic representation:
In der Zeichnung ist der grundsätzliche Aufbau einer Kippgießmaschine dargestellt. Die funktionelle Wirkverbindung der entsprechenden Baugruppen ist an sich bekannt, so dass an dieser Stelle auf nähere diesbezügliche Darlegungen verzichtet werden kann. Nachfolgend werden lediglich die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung näher erläutert.In The drawing is the basic structure of a Kippgießmaschine shown. The functional active compound of the corresponding Assemblies is known per se, so at this point on closer statements in this regard can be dispensed with. following become merely the essential features of the present invention explained in more detail.
Sofern
eine Gießkelle
Die
Gießform
Beim
Gießvorgang kann die Gießform
- 11
- Gießformmold
- 22
- Zylinderkurbelgehäusecylinder crankcase
- 33
- Drehpunktpivot point
- 44
- Gießkelle/GießtümpelLadle / casting pool
- AA
- Startposition Formfüllungstarting position mold filling
- BB
- Endposition Formfüllungend position mold filling
- KK
- Kippbewegungtilt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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