DE102008019200A1

DE102008019200A1 - Verfahren und Anordnung zum Gießen von Leichtmetall-Zylindergehäusen sowie Gießform

Info

Publication number: DE102008019200A1
Application number: DE200810019200
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen SPYCHALA; Thomas Fulde; Hans-Georg Stracke
Original assignee: Honsel AG
Current assignee: Martinrea Honsel Germany GmbH
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2009-10-22

Abstract

Vorgeschlagen werden ein Verfahren, eine Anordnung sowie eine Gießform zum Gießen und insbesondere Druckgießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen. In der Wand der Gießform (2), welche in einem umgebenden Gießgehäuse (1) sitzt, wird eine von innen her gekühlte Pinole (10) verriegelt. Beim Gießprozess bildet die Pinole (10) den Kern für die Formung des Zylinderhohlraumes. Zur Befestigung der Pinole (10) ist deren Pinolenfuß (11) axial und in einer bestimmten Drehlage in eine Öffnung in der Wand der Gießform (2) hineingesteckt. Durch anschließendes Drehen lässt sich der Pinolenfuß (11) in der Gießform (2) drehverriegeln. Hierzu können eine erste Bajonettstruktur (17) am Pinolenfuß (11) und eine zweite, korrespondierende Bajonettstruktur (18) in der Öffnung der Gießform (2) geformt sein. Mit der Befestigung der Pinole (10) in der Gießform (2) kann zusätzlich auch ein Kühlkanalkern (20) fixiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen und vorzugsweise Druckgießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen, ferner eine Anordnung für das Gießen derartiger Zylindergehäuse, und schließlich eine Gießform für das Gießen derartiger Zylindergehäuse.
Aus der DE 10 2005 018 200 A1 bekannt ist das Druckgießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen in einer in einem Gießgehäuse abgestützten Gießform, wobei zum Zwecke der Formung der Zylinderhohlräume wassergekühlte Pinolen verwendet werden. Diese sind in der Wand der Gießform befestigt und mit entsprechenden Kühlmittelanschlüssen versehen. Zur Befestigung der Pinolen sind diese von ihrer Rückseite her verschraubt. Zur Demontage der Pinolen ist es daher erforderlich, zunächst die Gießform von der Maschine zu entfernen. Anschließend ist die Gießform teilweise zu zerlegen, um an die Verschraubungen zu gelangen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Demontage der flüssigkeitsgekühlten Pinolen unabhängiger von der baulichen Situation der Gießform innerhalb des umgebenden Gießgehäuses zu sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Gießen und vorzugsweise Druckgießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen, eine Anordnung für das Gießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen, und eine Gießform für das Gießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Merkmale auf:
Verfahren zum Gießen und vorzugsweise Druckgießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen in einer Gießform, bei dem vor dem Einfüllen der Leichtmetallschmelze mindestens eine den Kern für die Formung des Zylinderhohlraums bildende, von innen her gekühlte Pinole in der Wand der Gießform befestigt wird, wobei zur Befestigung der Pinole deren Pinolenfuß axial und in einer bestimmten Drehlage in eine Öffnung in der Wand der Gießform hineingesteckt, und anschließend darin durch Drehen drehverriegelt wird.
Die erfindungsgemäße Anordnung weist die folgenden Merkmale auf:
Anordnung für das Gießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen, mit einer Gießform und mindestens einer den Kern für die Formung des Zylinderhohlraums bildenden, von innen her gekühlten Pinole, die in der Wand der Gießform befestigt ist, wobei der Pinolenfuß der Pinole in einer Öffnung im Wandmaterial der Gießform drehverriegelt ist.
Die erfindungsgemäße Gießform weist die folgenden Merkmale auf:
Gießform für das Gießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen, mit mindestens einer im Wandmaterial der Gießform ausgebildeten Öffnung für die Befestigung einer in den Formraum ragenden, den Kern für die Formung des Zylinderhohlraums bildenden Pinole, und einer im Wandmaterial der Gießform ausgebildeten Drehverriegelungsstruktur für die Befestigung der Pinole.
Die Drehverriegelung der Pinolen in der Wand der Gießform erleichtert deren Demontage beträchtlich. Das Herausnehmen der Pinolen ist von innen, d. h. vom geöffneten Formraum her, möglich. Es ist nicht notwendig, zunächst von außen her nur dort zugängliche Verschraubungen zu lösen. Die Demontage der Pinolen kann also erfolgen, sobald die Gießform geöffnet, das erstarrte Gussteil daraus entfernt, und die erforderliche Abkühlung eingetreten ist. Hingegen ist es nicht erforderlich, zunächst die Gießform von der Gießmaschine zu entfernen, um an die an der Rückseite der Gießform angeordneten Verschraubungen der Pinolen zu gelangen. Damit lassen sich beim Gießen und insbesondere Druckgießen von Leichtmetall-Zylindergehäusen Stillstandszeiten minimieren und im Ergebnis die Stückkosten reduzieren.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Anordnung sowie der erfindungsgemäßen Gießform sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Darin zeigen:
1 einen Schnitt durch eine in einem kastenförmigen Gießgehäuse angeordnete Gießform mit einer darin befestigten Pinole und einem um die Pinole angeordneten Kühlkanalkern und
2 einen Schnitt gemäß der in 1 dargestellten Schnittebene II-II.
Die dargestellte Anordnung dient dem Leichtmetall-Gießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen für Benzin- oder Dieselmotoren. Dies können Zylindergehäuse für Reihenmotoren oder V-Motoren sein. Die Anordnung dient insbesondere dem Druckgießen von Aluminium- und Magnesiumlegierungen. In ein Gehäuse 1 der Gießform ist ein dem zu gießenden Zylindergehäuse angepasster Formeinsatz 3 eingesetzt. In 1 ist die Gießform 2 nur zum Teil und in geöffnetem Zustand dargestellt, wobei zur Aufnahme und Fixierung der Gießform 2 das Gehäuse 1 eine Rückwand 5 und eine Seitenwand 6 aufweist.
In den durch die Wand 4 des Formeinsatzes 2 definierten Formraum der Gießform ragen zylindrische, flüssigkeitsgekühlte Pinolen 10 sowie Kühlkanalkerne 20 hinein. Beim Gießen des Leichtmetall-Zylindergehäuses formt jede der Pinolen 10 den jeweiligen Zylinder des Motorblocks, während der Kühlkanalkern 20 die späteren Kühlmittelkanäle im Motorblock formt. Dargestellt ist nur eine Pinole 10, wohingegen die übrigen Pinolen, also zum Beispiel fünf weitere Pinolen für das Abgießen eines 6-Zylinder-Motorblocks in Reihenanordnung, dahinter an der Gießformwand angeordnet sind.
Jede Pinole 10 setzt sich zusammen aus dem in den Formraum ragenden, den Zylinder formenden Abschnitt, sowie dem im Formeinsatz 3 der Gießform 2 verankerten Pinolenfuß 11. Der Pinolenfuß 11 wiederum setzt sich aus mehreren Längsabschnitten zusammen. Der aus Richtung des Formraums erste Längsabschnitt 12 dient der Befestigung des Kühlkanalkerns 20, worauf später noch eingegangen wird. Der zweite Längsabschnitt 13 ist dergestalt, dass der Pinolenfuß 11 auf diesem Längsabschnitt einen zylindrischen Querschnitt aufweist. Zur spielfreien Aufnahme dieses Querschnitts ist auch die den Pinolenfuß aufnehmende Öffnung 15 in dem Formeinsatz 3 entlang dieses Längsabschnitts 13 kreisförmig bzw. zylindrisch gestaltet. Auf dem dritten Längsabschnitt 14 ist der Pinolenfuß 11 der Pinole 10 im Formeinsatz 3 der Gießform drehverriegelt, wozu an dem Pinolenfuß 11 einerseits, und an der Öffnung 15 in der Gießform 2 andererseits entsprechende Bajonettstrukturen ausgebildet sind.
Der zylindrisch gestaltete zweite Längsabschnitt 13 bewirkt einen guten, spielfreien Sitz der Pinole 10 im Formeinsatz der Gießform. Auf dem dritten Längsabschnitt 14 finden sich jene Strukturen, welche die Pinole 10 in Längsrichtung verriegeln.
Die 2 zeigt einen auf dem dritten Längsabschnitt 14 gelegten Schnitt entsprechend der Schnittebene II-II. In dieser Ebene weist die Öffnung 15 eine unrunde Durchführung für die Bajonettstruktur 17 des Pinolenfußes auf, welche Bajonettstruktur 17 durch Drehung um 90° hinter einer korrespondierenden Bajonettstruktur 18 der Gießform verriegelbar ist. Die Bajonettstruktur 18 ist als Bestandteil der die Pinole aufnehmenden Öffnung 15 unmittelbar im Material der Gießform bzw. des Formeinsatzes 3 ausgebildet. Die Öffnung 15 ist vorzugsweise durchgehend von der Innen- bis zur Außenseite des Formeinsatzes 3.
Zur Kühlung der Pinole 10 von innen her ist diese mit einem Kühlmitteleintritt 19a und einem Kühlmittelaustritt 19b versehen. Kühlmitteleintritt 19a und Kühlmittelaustritt 19b sind konzentrisch zueinander. Eine in Längsrichtung der Pinole trennbare Flüssigkeitskupplung 23 verbindet den Kühlmitteleintritt bzw. den Kühlmittelaustritt mit den entsprechenden Kühlmittelleitungen innerhalb des Pinolenkörpers. Die konzentrische Bauart der Kühlmittelkanäle und der Flüssigkeitskupplung 23 führt dazu, dass durch einfaches axiales Einstecken der Pinole in die Öffnung der Gießform die Kühlmittelverbindung hergestellt wird. Wegen der konzentrischen Bauart ist die Flüssigkeitsverbindung unabhängig von der Drehlage der Pinole innerhalb der Gießform.
Zum Montieren der Pinole 10 wird diese mit Ihrem Pinolenfuß 11 axial, in einer bestimmten Drehlage und ohne sie zu drehen in die langgestreckte Öffnung 15 in den Formeinsatz 3 der Gießform hineingesteckt. Nachdem die Pinole bis zum Anschlag eingesteckt ist, wird sie durch eine 90°-Drehung verriegelt, wobei die Bajonettstruktur 17 der Pinole hinter die gießformseitige Bajonettstruktur 18 gelangt, und so die Pinole in axialer Richtung verriegelt. Um ein ungewolltes Losdrehen und damit Entriegeln zu verhindern, befindet sich in der Gießform 2 zusätzlich ein Drehsicherungselement 30. Das Drehsicherungselement 30 ist eine in einem Querkanal 31 des Formeinsatzes 3 angeordnete Stange. Deren zapfenartiges Ende 32 lässt sich bei verriegelter Pinole 10 bis in ein Sackloch auf dem zweiten Längsabschnitt 13 des Pinolenfußes quer einfahren, wodurch die Pinole 10 insgesamt gegen Verdrehen gesichert ist. Zur Längsbewegung des stangenförmigen Drehsicherungselementes 30 befindet sich seitlich in dem Gießgehäuse 1 eine entsprechende Betätigungseinrichtung 33. Zur Erleichterung der Demontage der Pinole 10 lässt sich, ebenso wie die Pinole selbst, auch die Betätigungsvorrichtung 33 bei geöffnetem Gießgehäuse von innen her erreichen, und mittels eines geeigneten Werkzeuges sperren und entsperren.
Gemeinsam mit der Befestigung der Pinole 10 wird auch der Kühlkanalkern 20 befestigt. Zunächst wird ein Fußbereich 21 des Kühlkanalkerns 20 in eine entsprechend gestaltete Einsenkung in der Innenwandung 4 des Formeinsatzes 3 eingesetzt, und erst dann wird der Pinolenfuß 11 in die Öffnung 15 in Längsrichtung eingeführt, wodurch über eine an der Pistole oder deren Pinolenfuß ausgebildete Schulter 35 auch der Kühlkanalkern 20 lagegesichert wird. Damit der Kühlkanalkern 20 von der Flüssigkeitskühlung der Pinole 10 profitiert, sind die Kontaktflächen zwischen der Außenseite der Pinole 10 und dem umgebenden Fußbereich 21 des Kühlkanalkerns 20 großflächig bemessen und eng toleriert.
Um das Drehen und damit Verriegeln und Entriegeln der Pinole 10 zu erleichtern, ist diese an ihrem freien Ende mit einem angeformten Mehrkant 36 versehen, an den sich ein geeignetes Drehwerkzeug ansetzen lässt.
Sämtliche Schritte betreffend die Montage, vor allem aber die Demontage der Pinolen 10 können von innen her, also vom – geöffneten – Formraum aus ausgeführt werden. Insbesondere ist es nicht erforderlich, zur Demontage der Pinolen zunächst die Gießform 2 aus dem Gehäuse 1 zu entfernen.

1: Gießgehäuse
2: Gießform
3: Formeinsatz
4: Wand
5: Rückwand des Gießgehäuses
6: Seitenwand des Gießgehäuses
10: Pinole
11: Pinolenfuß
12: Erster Längsabschnitt
13: Zweiter Längsabschnitt
14: Dritter Längsabschnitt
15: Öffnung
17: Bajonettstruktur
18: Bajonettstruktur
19a: Kühlmitteleintritt
19b: Kühlmittelaustritt
20: Kühlkanalkern
21: Fußbereich
23: Flüssigkeitskupplung
30: Drehsicherungselement
31: Querkanal
32: Ende
33: Betätigungseinrichtung
35: Schulter
36: Mehrkant

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005018200 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Gießen und vorzugsweise Druckgießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen in einer Gießform (2), bei dem vor dem Einfüllen der Leichtmetallschmelze mindestens eine den Kern für die Formung des Zylinderhohlraums bildende, von innen her gekühlte Pinole (10) in der Wand der Gießform (2) befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung der Pinole (10) deren Pinolenfuß (11) axial und in einer bestimmten Drehlage in eine Öffnung (15) in der Wand der Gießform (2) hineingesteckt, und anschließend darin durch Drehen drehverriegelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehverriegelung mittels an dem Pinolenfuß (11) und in der Öffnung (15) in der Wand ausgebildeter Bajonettstrukturen (17, 18) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit Befestigung der Pinole (10) ein Kühlkanalkern (20) zwischen der Gießform (2) und einer der Gießform zugewandten Schulter (35) der Pinole (10) befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein Fußbereich (21) des Kühlkanalkerns (20) in eine Einsenkung in der Wand eingesetzt, und anschließend der Pinolenfuß (11) unter gleichzeitiger Sicherung des Kühlkanalkerns (20) in die Öffnung (15) in der Wand hineingesteckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pinole (10), nachdem sie befestigt ist, drehgesichert wird.
Anordnung für das Gießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen, mit einer Gießform (2) und mindestens einer den Kern für die Formung des Zylinderhohlraums bildenden, von innen her gekühlten Pinole (10), die in der Wand der Gießform (2) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pinolenfuß (11) der Pinole (10) in einer Öffnung (15) im Wandmaterial der Gießform (2) drehverriegelt ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Bestandteile der Drehverriegelung Bajonettstrukturen (17, 18) an dem Pinolenfuß (11) und im Wandmaterial der Gießform (2) sind.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen zwischen der Gießform (2) und einer der Gießform zugewandten Schulter (35) der Pinole (10) befestigten Kühlkanalkern (20).
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanalkern (20) mit einem daran ausgebildeten Fußbereich (21) in einer um die Öffnung (15) herum angeordneten Einsenkung der Gießformwand sitzt.
Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanalkern (20) in seinem Fußbereich (21) mit einer eng tolerierten Durchgangsöffnung versehen ist, durch welche hindurch sich die Pinole (10) erstreckt.
Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Pinole (10) mit einer daran ausgebildeten Schulter (35) gegen den Fußbereich (21) des Kühlkanalkerns (20) abstützt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (15) in der Gießform (2) und der Pinolenfuß (11) jeweils einen die Drehverriegelungsstrukturen (17, 18) aufweisenden Längsabschnitt (14) und einen zylindrischen Längsabschnitt (13) aufweisen, wobei sich, vom Formraum aus betrachtet, der die Drehverriegelungsstrukturen (17, 18) aufweisende Längsabschnitt (14) hinter dem zylindrischen Längsabschnitt (13) befindet.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, gekennzeichnet durch ein beweglich in dem Wandmaterial der Gießform (2) angeordnetes, stangenförmiges Drehsicherungselement (30) zur Drehblockierung der Pinole (10).
Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehsicherungselement (30) formschlüssig in den zylindrischen Längsabschnitt (13) des Pinolenfußes (11) eingreift.
Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch eine in einem die Gießform aufnehmenden Gießgehäuse (1) angeordnete Betätigungseinrichtung (33) für das Drehsicherungselement (30).
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, gekennzeichnet durch einen am freien Ende der Pinole (10) angeformten Mehrkant (36) als Werkzeug-Angriffsfläche.
Gießform (2) für das Gießen von ein- oder mehrzylindrischen Leichtmetall-Zylindergehäusen, mit mindestens einer in im Wandmaterial der Gießform (2) ausgebildeten Öffnung (15) für die Befestigung einer in den Formraum ragenden, den Kern für die Formung des Zylinderhohlraums bildenden Pinole, gekennzeichnet durch eine im Wandmaterial der Gießform (2) ausgebildete Drehverriegelungsstruktur (18) für die Befestigung der Pinole.
Gießform nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Bajonettstruktur als Drehverriegelungsstruktur (18).
Gießform nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (2) um die Öffnung (15) herum mit einer Einsenkung versehen ist, in die ein Kühlkanalkern einsetzbar ist.
Gießform nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (15) einen die Drehverriegelungsstruktur (18) aufweisenden Längsabschnitt (14) und einen zylindrischen Längsabschnitt (13) aufweist, wobei sich, vom Formraum aus betrachtet, der die Drehverriegelungsstruktur (18) aufweisende Längsabschnitt (14) hinter dem zylindrischen Längsabschnitt (13) befindet.
Gießform nach einem der Ansprüche 17–20, gekennzeichnet durch einen in die Öffnung (15) mündenden Kanal (31), in den eine Drehsicherung für die Pinole einsetzbar ist.
Gießform nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (31) in den zylindrischen Längsabschnitt (13) der Öffnung (15) mündet.