DE102008043313B4

DE102008043313B4 - Casting mold and casting device with a casting mold

Info

Publication number: DE102008043313B4
Application number: DE200810043313
Authority: DE
Inventors: Rainer Weiss; Rolf Dr. Pfeifer; Thorsten Hartig; Isabella Sobota; Silvio Stephan; Hans Schobel; Markus Rappe; Erich Sippl
Original assignee: Federal Mogul Nuernberg GmbH
Current assignee: Federal Mogul Nuernberg GmbH
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: DE102008043313A1

Abstract

Gießform (10) zum Gießen eines Gegenstandes (12) aus Metall, mit zumindest einem Entgasungsabschnitt (16), der für Gas durch-, jedoch für flüssiges Metall undurchlässig ist und dafür angepasst ist, Gas entweichen zu lassen, während flüssiges Metall zurückgehalten wird, wobei der Entgasungsabschnitt (16) so verschließbar ist, dass er auch für Gas undurchlässig ist, und wobei zumindest ein Entgasungsabschnitt (16) als Einsatz ausgebildet ist.A mold (10) for casting a metal article (12) having at least one degassing section (16) which is gas-impermeable but liquid-metal-impermeable and adapted to vent gas while retaining liquid metal, wherein the degassing section (16) is closable so that it is impermeable to gas, and wherein at least one degassing section (16) is designed as an insert.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Gießform sowie eine Gießvorrichtung mit einer neuartigen Gießform.The The invention relates to a casting mold and a casting device with a novel casting mold.

Beim Gießen von Metallgegenständen, wie z. B. Kolben für Verbrennungsmotoren, wird flüssiges Metall in eine Form eingefüllt, deren Hohlraum im Wesentlichen der gewünschten Form des zu erzeugenden Produkts entspricht. Insbesondere an der ”Front” des eingegossenen Metalls kommt es hierbei zu der Bildung von Oxiden, die unerwünschte Einschlüsse in dem fertigen Produkt bilden können, oder so genannte oxidische Trennungen in Form von Falten in dem Gussteil erzeugen können.At the to water of metal objects, such as B. piston for Internal combustion engines, becomes liquid metal filled in a mold, whose cavity is substantially the desired shape of the to be generated Product corresponds. In particular, at the "front" of the cast metal This leads to the formation of oxides, the unwanted inclusions in the can make finished product, or so-called oxide separations in the form of wrinkles in the Can produce casting.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 100 43 108 A1 geht ein Verfahren zum Umgießen eines Einsatzes hervor, das in einer Schutzgasumgebung erfolgt. Die entsprechende Form besitzt einen Auslass, durch den das Schutzgas beim Füllen der Form mit dem flüssigen Metall hinausgedrängt wird. Der Auslass wirkt darüber hinaus als Überlauf für das flüssige Metall selbst.From the DE 100 43 108 A1 discloses a process for encapsulating an insert that occurs in a shielding gas environment. The corresponding mold has an outlet through which the inert gas is forced out when filling the mold with the liquid metal. The outlet also acts as an overflow for the liquid metal itself.

Die DE 202 12 528 U1 betrifft eine Entlüftungsventilvorrichtung für den Metalldruckguss, die jedoch nicht dafür geeignet ist, flüssiges Metall zurückzuhalten.The DE 202 12 528 U1 relates to a venting valve device for metal diecasting, but which is not suitable for retaining liquid metal.

Gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung, die aus der DE 32 00 104 A1 bekannt sind, wird geschmolzenes Metall in einen Formhohlraum mit einer nicht oxidierenden Schutzatmosphäre geleitet.According to the method and the device resulting from the DE 32 00 104 A1 are known, molten metal is passed into a mold cavity with a non-oxidizing protective atmosphere.

Schließlich betrifft die DE 103 22 411 A1 ein Entlüftungsventil zum Entlüften während des Befüllens einer Form, bei dem in einem Entlüftungskanal eine Erweiterung vorgesehen ist, die mit einem Medium, beispielsweise Granulat, gefüllt ist.Finally, the concerns DE 103 22 411 A1 a vent valve for venting during the filling of a mold, in which an extension is provided in a vent channel, which is filled with a medium, such as granules.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gießform und eine damit ausgestattete Gießvorrichtung zu schaffen, durch welche die Qualität eines Gussteils im Hinblick auf das Vorliegen von Oxiden verbessert werden kann.Of the Invention is based on the object, a mold and a so equipped caster to create by which the quality of a casting in terms of can be improved to the presence of oxides.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 beschriebene Gießform.The solution The object is achieved by the mold described in claim 1.

Demzufolge weist diese zumindest einen so genannten Entgasungsabschnitt auf, der für Gas durch-, jedoch für flüssiges Metall undurchlässig ist. Nachdem der Entgasungsabschnitt für flüssiges Metall undurchlässig ist, entspricht er nicht einem Auslass im Sinne eines Überlaufs, sondern kann in vorteilhafter Weise auch im Bereich des Bodens der Gießform angeordnet werden. In vorteilhafter Weise kann die erfindungsgemäße Gießform vor dem Einfüllen des flüssigen Metalls mit einem Schutz- oder Inertgas, wie zum Beispiel Argon, gefüllt werden, so dass in der Form die Luft verdrängt wird, und praktisch kein Sauerstoff vorhanden ist. Hierdurch wird die Bildung von Oxiden an der Oberfläche der Metallschmelze verhindert. Durch den beschriebenen Entgasungsabschnitt wird das Schutzgas beim Einfüllen des flüssigen Metalls verdrängt, das Metall jedoch gleichzeitig zurückgehalten, so dass auch in diesem Bereich eine Oberfläche des gewünschten Gussteils erzeugt werden kann.As a result, this has at least one so-called degassing section, the for Gas through, but for liquid Metal impermeable is. After the degassing section is impermeable to liquid metal, it does not correspond to an outlet in the sense of an overflow, but can be arranged in an advantageous manner in the region of the bottom of the mold become. Advantageously, the casting mold according to the invention the filling of the liquid Metal with a protective or inert gas, such as argon, filled so that in the form of air is displaced, and virtually no Oxygen is present. This will cause the formation of oxides on the surface prevents the molten metal. Through the described degassing section is the protective gas during filling of the liquid Displaced metal, The metal, however, retained at the same time, so that too this area a surface of the desired Casting can be produced.

Durch die Verdrängung der Luft aus dem Hohlraum der Gießform wird ferner in vorteilhafter Weise die Oberflächenspannung der Metallschmelze verringert. Hierdurch wird die Fließfähigkeit des flüssigen Metalls verbessert, und infolgedessen kann auch die Füllung der Form, insbesondere auch in engen Bereichen, die dünnwandigen Abschnitten des Gussteils entsprechen, verbessert werden. Somit kann insgesamt die Qualität des erzeugten Gussteils verbessert werden. Es sei betont, dass die Erfindung insbesondere zum Gießen eines integralen Gussteils, d. h. ohne umgossene Einsätze oder dergleichen geeignet ist und dementsprechend auch ein derartiges Verfahren betrifft.By the repression the air from the cavity of the mold is also advantageously the surface tension the molten metal decreases. This will make the fluidity of the liquid Improves the metal, and as a result, can also fill the Shape, especially in narrow areas, the thin-walled Corresponding to sections of the casting, be improved. Thus, can overall quality of the produced casting can be improved. It should be stressed that the Invention especially for casting an integral casting, d. H. without encapsulated inserts or The like is suitable and accordingly also such Method concerns.

In vorteilhafter Weise ist der Entgasungsabschnitt derart verschließbar, dass er auch für Gas undurchlässig ist. Hierdurch kann die Menge des verwendeten Schutz- oder Inertgases gering gehalten werden, da der Entgasungsabschnitt beim Füllen der Form mit dem Gas geschlossen werden kann, und während dieses Füllvorganges kein zuvor eingefülltes Gas entweicht. Sobald die Füllung der Form mit dem flüssigen Metall beginnt, wird der Entgasungsabschnitt geöffnet, mit anderen Worten gasdurchlässig gemacht, so dass das Gas durch das flüssige Metall verdrängt werden kann.In Advantageously, the degassing section is closable such that he also for Gas impermeable is. This allows the amount of protective or inert gas used be kept low, since the degassing during filling of the mold can be closed with the gas, and during this filling process no previously filled Gas escapes. Once the stuffing the mold with the liquid Metal begins, the degassing section is opened, in other words, gas-permeable, so that the gas through the liquid Metal displaced can be.

Ferner ist der Entgasungsabschnitt als Einsatz vorgesehen. Mit anderen Worten kann die im Übrigen geschlossene Gießform an einen oder mehreren Stellen ausgespart werden, und in die Aussparungen kann jeweils in Form eines Einsatzes ein Entgasungsabschnitt eingesetzt werden. An diesen kann sich eine Ableitung für das verdrängte Gas anschließen. In dieser Leitung können ferner ein oder mehrere Ventile vorgesehen sein, um den Entgasungsabschnitt, wie oben beschrieben, auch für Gas undurchlässig zu machen.Further the degassing section is provided as an insert. With others By the way, by the way closed mold be recessed in one or more places, and in the recesses can be used in the form of an insert a degassing section become. These can be followed by a derivative of the displaced gas. In this line can Furthermore, one or more valves may be provided to the degassing section, as described above, also for Gas impermeable close.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Gießform sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.preferred Further developments of the mold according to the invention are in the other Claims described.

Erste Versuche haben ergeben, dass eine Anordnung des Entgasungsabschnitts am Boden der Form vorteilhaft ist.First Experiments have shown that an arrangement of the degassing section at the bottom of the mold is advantageous.

Für die Gestalt dieses Einsatzes hat sich das Vorsehen einer gewissen Porosität als günstig erwiesen. Hierdurch kann das Gas entweichen, während das flüssige Metall zurückgehalten wird.For the figure This use has proven the provision of a certain porosity favorable. This allows the gas to escape while the liquid metal retained becomes.

Mit der Erfindung wird ferner eine Gießvorrichtung mit zumindest einer Gießform in einer vorangehend beschriebenen Ausführungsformen vorgestellt. Die Gießvorrichtung weist ferner eine Vorrichtung zur Füllung der Form mit einem Schutz- oder Inertgas, insbesondere Argon, und eine Steuerung auf. Die Steuerung ist mit einer Vorrichtung zum Öffnen und Schließen der Form, mit der Vorrichtung zum Füllen der Form mit dem Schutzgas und einem oder mehren Ventilen zum Öffnen und Schließen der Entgasungsabschnitte verbunden. Hierdurch kann, in die Steuerung der Gießvorrichtung insgesamt integriert, das Schließen der Entgasungsabschnitte, das Füllen der Form mit Schutzgas, das Öffnen der Entgasungsabschnitte, das Einfüllen des geschmolzenen Metalls und das Öffnen der Form zur Entnahme des Gussteils in vorteilhafter Weise koordiniert und zentral gesteuert werden. Die Gießvorrichtung kann insbesondere mehrere der beschriebenen Gießformen aufweisen, und die Vorgehensweise kann zwischen den mehreren Gießformen in vorteilhafter Weise so ”getaktet” sein, dass die Gießformen nacheinander mit dem Schutzgas gefüllt werden.With The invention further provides a casting apparatus with at least a mold presented in an embodiment described above. The caster further comprises a device for filling the mold with a protective or inert gas, in particular argon, and a controller. The control is equipped with a device for opening and Shut down the mold, with the device for filling the mold with the protective gas and one or more valves for opening and closing the Degassing sections connected. This can, in the controller the casting device integrated, the closing of the degassing sections, the filling the mold with inert gas, opening the degassing sections, the filling of the molten metal and opening the form for removing the casting in an advantageous manner coordinated and centrally controlled. The casting device can in particular several of the described molds and the procedure may be between the multiple molds advantageously "timed", that the molds be successively filled with the protective gas.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Nachfolgend wird eine beispielhaft in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.following is an embodiment shown by way of example in the drawing closer to the invention explained.

Die Figur zeigt eine Schnittansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Gießform.The FIG. 1 shows a sectional view of a part of a casting mold according to the invention.

Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der ErfindungDetailed description of one preferred embodiment the invention

In der Figur ist im Schnitt das Oberteil einer Gießform 10 zu erkennen, deren Hohlraum insgesamt im Wesentlichen die Form eines zu erzeugenden Kolbenrohlings 12 aufweist. Über einen oberen Bereich kann die Form durch eine geeignete Zuleitung 14 mit einem Schutzgas gefüllt werden. Der Formhohlraum ist überwiegend durch geschlossene, typischerweise metallene Flächen begrenzt. Erfindungsgemäß ist bei der gezeigten Ausführungsform jedoch im Bereich des Bodens der Form, d. h. im gezeigten Fall im Bereich des Kolbenbodens ein Entgasungsabschnitt 16 vorhanden. Bei der gezeigten Ausführungsform sind insbesondere an zwei gegenüberliegenden Stellen zwei Entgasungsabschnitte 16 vorhanden. Diese sind als poröse Einsätze in die Form eingesetzt. Die zwei Entgasungsabschnitte 16 können insgesamt einen Ring bilden. Bei der gezeigten Ausführungsform schließen sich an jeden Entgasungsabschnitt 16 Ableitungen 18 an, durch die das in die Form gefüllte Schutzgas, das durch das geschmolzene Metall verdrängt wird, entweichen kann. Im Bereich der jeweiligen Ableitung 18 können ein oder mehrere (nicht dargestellte) Ventile vorhanden sein, um den jeweiligen Entgasungsabschnitt beim Füllen der Form mit dem Schutzgas gasdicht zu verschließen, so dass kein Schutzgas entweichen kann. Das Verdrängen der Luft durch das Schutzgas kann beispielsweise durch diejenige Öffnungen erfolgen, durch die später das flüssige Metall eingefüllt wird.In the figure, in section, the upper part of a casting mold 10 to recognize their cavity in total substantially the shape of a piston blank to be produced 12 having. Over an upper area, the shape can be through a suitable supply line fourteen be filled with a protective gas. The mold cavity is predominantly limited by closed, typically metal surfaces. According to the invention, however, in the embodiment shown, in the region of the bottom of the mold, ie in the case shown in the region of the piston head, a degassing section 16 available. In the embodiment shown, two degassing sections are in particular at two opposite points 16 available. These are used as porous inserts in the mold. The two degassing sections 16 can form a ring altogether. In the embodiment shown close to each degassing section 16 derivations 18 through which the protective gas filled in the mold, which is displaced by the molten metal, can escape. In the area of the respective derivative 18 one or more (not shown) valves may be provided to close the respective degassing section when filling the mold with the inert gas gas-tight, so that no protective gas can escape. The displacement of the air through the protective gas can be done for example by those openings through which the liquid metal is filled later.

Claims

Casting mold ( 10 ) for casting an article ( 12 ) made of metal, with at least one degassing section ( 16 ) which is impermeable to gas but impermeable to liquid metal and adapted to allow gas to escape while retaining liquid metal, the degasification section (12) 16 ) is closable so that it is also impermeable to gas, and wherein at least one degassing section ( 16 ) is designed as an insert.

Casting mold according to claim 1, characterized in that at least one degassing section ( 16 ) at the bottom of the mold ( 10 ) is located.

Casting mold according to one of the preceding claims, characterized in that at least one degassing section ( 16 ) is porous.

Casting device with at least one casting mold ( 10 ), according to one of the preceding claims, further comprising at least one device for filling the casting mold ( 10 ) with a shielding gas, in particular argon, and a controller provided with a device for closing the mold ( 10 ), the device for filling the mold and at least one valve for closing at least one degassing section (US Pat. 16 ) connected is.