DE102010000450A1 - Method for the production of a hollow cast part with an internal cavity, comprises arranging a cavity-forming element with a hollow section open to part and an integral microporous element mounted on the element, in a mold - Google Patents
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Abstract
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gussteils mit einem inneren Hohlraum, der für Isolierzwecke und dergleichen verwendet wird, beispielsweise eines wärmeisolierten Kolbens für einen Verbrennungsmotor.The The present invention relates to a process for producing a hollow casting with an internal cavity for insulation purposes and the like, for example, a heat-insulated one Piston for an internal combustion engine.
Technischer HintergrundTechnical background
Um ein hohles Gussteil mit einem inneren Hohlraum für Wärmeisolierzwecke und dergleichen zu erzeugen, beispielsweise einen wärmeisolierten Kolben für einen Verbrennungsmotor, wird ein Herstellungsverfahren betrachtet, welches umfasst: Vorab-Einbringen eines Hohlraum-bildenden Elements, das einen hohlen Abschnitt mit der gleichen Form wie ein zu bildender Hohlraum aufweist, in eine Kokille und Gießen eines geschmolzenen Grundmetall-Gusswerkstoffs in die Kokille, wodurch das in die Kokille eingebrachte Hohlraum-bildende Element von dem Grundmetall-Gusswerkstoff umschlossen wird.Around a hollow casting having an internal cavity for thermal insulation purposes and the like, for example, a heat-insulated piston for an internal combustion engine, becomes a manufacturing process which includes: pre-introducing a void-forming Elements that have a hollow section with the same shape as one cavity to be formed, in a mold and casting of a molten parent metal casting material into the mold, thereby the introduced into the mold cavity-forming element of the Base metal casting material is enclosed.
Das Hohlraum-bildende Element wird beispielsweise mit einem Werkstoff gebildet, der einen höheren Schmelzpunkt aufweist als der Grundmetall-Gusswerkstoff. Beispielsweise wird ein Hohlraum-bildendes Element betrachtet, das aufweist: einen Hauptkörper, der beispielsweise aus gesintertem Fe/Mn besteht und der einen zum Teil offenen hohlen Abschnitt aufweist, und ein Verschlusselement, das beispielsweise aus einer Edelstahlplatte besteht und das integral derart am Hauptkörper befestigt ist, dass es den offenen Teil des hohlen Abschnitts hermetisch abdichtet. Falls ein Hohlraum-bildendes Element mit einem solchen Aufbau verwendet wird, kann es jedoch passieren, dass während des Gießens bedingt durch die Wärme der Metallschmelze Luft in dem einen hermetisch abgeschlossenen Raum darstellenden hohlen Abschnitt sich plötzlich ausdehnt, wodurch der hohle Abschnitt sich verformen und aufblähen könnte.The Cavity-forming element, for example, with a material formed, which has a higher melting point than that Base metal casting material. For example, a cavity-forming Considered an element comprising: a main body, the For example, consists of sintered Fe / Mn and the one part having open hollow portion, and a closure element, for example is made of a stainless steel plate and integrally on the main body is fixed to hermetically seal the open part of the hollow portion. If using a void-forming member having such a construction However, it can happen that during casting due to the heat of the molten metal air in the a hermetically sealed room representing the hollow section suddenly expands, causing the hollow section itself could deform and inflate.
Als
Hohlraum-bildendes Element, das diesen Nachteil überwindet,
wird in Entgegenhaltung 1 (
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Mit dem Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gussteils nach einer der Entgegenhaltungen 1 und 2 kann ohne die Gefahr eines Aufblähens, die andernfalls wärme bedingt während des Gießens bestehen würde, ein hohles Gussteil mit einem Hohlraum erhalten werden, dessen Form dem beabsichtigten Wert entspricht. Da jedoch jedes der Verfahren der Entgegenhaltungen 1 und 2 beinhaltet, dass das Gussteil mit einer Öffnung versehen wird, um eine gasförmige oder geschmolzene Substanz entfernen zu können, dass die niedrigschmelzende Substanz, die in dem hohlen Abschnitt eingebettet ist, in einem Wiedererwärmungsprozess in ein Gas oder eine Schmelze überführt wird und dass die Öffnung nach der Entfernung dieser Substanz wieder verschlossen wird, ist das Verfahren insgesamt ziemlich aufwändig.With the method for producing a hollow casting after a citations 1 and 2 can be used without the risk of inflation, the otherwise heat conditionally during the casting would consist of a hollow casting with a cavity obtained whose shape corresponds to the intended value. However, since each of the methods of documents 1 and 2 involves that the casting is provided with an opening to a gaseous or to be able to remove molten substance that the low-melting substance embedded in the hollow section is converted into a gas or a melt in a reheating process will and that the opening after the removal of this substance is closed again, the process is quite complex on the whole.
Die vorliegende Erfindung wurde vor dem geschilderten Hintergrund durchgeführt. Das vorrangige Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Offenbarung eines neuen Verfahrens zur Herstellung eines hohlen Gussteils, mit dem ein hohles Gussteil mit einem Hohlraum, dessen Abmessungen den beabsichtigten Werten entspricht, anhand eines einfacheren Bearbeitungsverfahrens erzeugt werden kann. Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Offenbarung eines Verfahrens zur Herstellung eines Hohlraum-bildenden Elements, das für ein solches Verfahren verwendet wird.The The present invention was carried out before the background described. The primary object of the present invention is the disclosure a new method for producing a hollow casting, with a hollow casting with a cavity whose dimensions the intended values, using a simpler processing method can be generated. A second object of the present invention is the disclosure of a method for making a void-forming Elements used for such a procedure.
Ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gussteils mit einem inneren Hohlraum gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet Folgendes: Einbringen eines Hohlraum-bildenden Elements mit einem teilweise offenen Abschnitt und einem integral daran befestigten mikroporösen Element in eine Kokille, wobei der hohle Abschnitt die gleiche Form hat wie der zu bildende Hohlraum und wobei das mikroporöse Element zumindest am offenen Teil des hohlen Abschnitts eine Anzahl von Mikroporen aufweist, die den Durchtritt von Luft, aber nicht den Durchtritt eines geschmolzenen Grundmetall-Gusswerkstoffs erlauben, und Gießen des geschmolzenen Grundmetall-Gusswerkstoffs in die Kokille, so dass das Hohlraum-bildende Element von dem eingegossenen Grundmetall-Gusswerkstoff umschlossen wird.A method of manufacturing a hollow casting having an internal cavity according to the present invention includes: introducing a cavity-forming member having a partially open portion and an integral one the microporous member attached thereto into a mold, the hollow portion having the same shape as the cavity to be formed, and wherein the microporous member has, at least at the open part of the hollow portion, a number of micropores permitting the passage of air but not the passage of air allow molten parent metal casting material, and pour the molten parent metal casting material into the mold such that the cavity-forming element is enclosed by the cast base metal casting material.
Gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird Metallschmelze in eine Kokille gegossen, in die das Hohlraum-bildende Element eingebracht wurde. Obwohl das Hohlraum-bildende Element erwärmt wird und Luft in dem hohlen Abschnitt sich ausdehnt, kann diese Luft somit durch die Mikroporen des mikroporösen Elements entweichen. Somit kann es nicht passieren, dass der hohle Abschnitt sich aufbläht. Ferner gelangt die Metallschmelze nicht durch das mikroporöse Element in den hohlen Abschnitt. Daher kann die Form des hohlen Abschnitts, der im Hohlraum-bildenden Element ausgebildet ist, unverändert gehalten werden, und ein Hohlraum, dessen Abmessungen den beabsichtigten Werten entsprechen, wird in dem so erzeugten hohlen Gussteil ausgebildet. Da das Haupt-Herstellungsverfahren nur einen Schritt des Einbringens eines Hohlraum-bildenden Elements in eine Kokille und einen Schritt des Gießens eines geschmolzenen Grundmetall-Gusswerkstoffs in die Kokille beinhaltet, kann das Herstellungsverfahren außerdem stark vereinfacht werden.According to the Production method of the present invention is molten metal poured into a mold, in which the cavity-forming element introduced has been. Although the void-forming element is heated and air in the hollow section expands, this air can thus escape through the micropores of the microporous element. Thus, it can not happen that the hollow section inflates. Furthermore, the molten metal does not pass through the microporous Element in the hollow section. Therefore, the shape of the hollow can Portion formed in the cavity-forming member, unchanged be kept, and a cavity whose dimensions are the intended Values are formed in the thus produced hollow casting. Because the main manufacturing process only one step of introducing a cavity-forming element in a mold and a step casting a molten parent metal casting material included in the mold, the manufacturing process can also be greatly simplified.
Die vorliegende Erfindung kann auf Verfahren zur Herstellung beliebiger hohler Gussteile angewendet werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf die Herstellung eines wärmeisolierten Kolbens eines Verbrennungsmotors angewendet werden, in welchem Fall der Hohlraum als wärmeisolierender Abschnitt verwendet wird.The The present invention may be directed to methods for making any hollow castings are applied. For example, the present invention on the preparation of a thermally insulated piston of a Internal combustion engine are applied, in which case the cavity is used as a heat-insulating section.
Die vorliegende Erfindung offenbart auch ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlraum-bildenden Elements zur Verwendung im oben genannten Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gussteils, welches Folgendes beinhaltet: Einbringen des mikroporösen Elements in eine Kokille, Positionieren eines zu entfernenden Objekts (im Folgenden auch als Objekt, das entfernt werden soll, bezeichnet), das die gleiche Form aufweist wie der auszubildende hohle Abschnitt und das dafür ausgelegt ist, unter Wärmeeinfluss zu verschwinden, an dem mikroporösen Element, Gießen eines metallischen Werkstoffs in die Kokille und Durchführen einer Wärmebehandlung, so dass das Objekt, das entfernt werden soll, verschwindet, um einen hohlen Abschnitt zu bilden.The The present invention also discloses a method of preparation a void-forming member for use in the above Method for producing a hollow casting, which comprises includes: introducing the microporous element into a Mold, positioning an object to be removed (hereafter also called an object to be removed), which is the same Shape as the trainee hollow section and that is designed to disappear under the influence of heat on the microporous element, casting a metallic Material into the mold and perform a heat treatment, so the object that should be removed disappears to one hollow section to form.
Anhand des oben genannten Herstellungsverfahrens kann auf einfache Weise ein Hohlraum-bildendes Element erzeugt werden, das einen hohlen Abschnitt mit beliebiger Form aufweist. Der Werkstoff für das zu entfernende Objekt kann ein beliebige Werkstoff sein und ist nicht besonders beschränkt, solange er durch die Wärme, mit der ein metallischer Werkstoff geschmolzen wird, in den gasförmigen Zustand überführt und somit zum Verschwinden gebracht werden kann. Beispiele für das zu entfernende Objekt sind unter anderem Papier, Kunststoff und dergleichen.Based The above manufacturing process can be done easily a cavity-forming element can be created, which is a hollow Section having any shape. The material for the object to be removed can be any material and is not particularly limited as long as he is affected by the heat, with which a metallic material is melted, in the gaseous Condition transferred and thus made disappear can be. Examples of the object to be removed are including paper, plastic and the like.
Der Hauptkörper des Hohlraum-bildenden Elements kann mit jedem metallischen Werkstoff gebildet werden, dessen Schmelzpunkt höher ist als die Temperatur des geschmolzenen Grundmetall-Gusswerkstoffs, wenn ein hohles Gussteil unter Verwendung des Hohlraum-bildenden Elements erzeugt wird, und das beständig ist gegenüber dem geschmolzenen Grundmetall-Gusswerkstoff. Wenn beispielsweise der Grundmetall-Gusswerkstoff ein Metall auf Aluminiumbasis ist, kann der Hauptkörper des Hohlraum-bildenden Elements mit einem Metallpulver auf Eisenbasis gebildet werden. Beispiele für ein Formgebungsverfahren sind ein Sinterverfahren und dergleichen. Ferner kann auch ein Werkstoff wie Fe/Mn-Legierungspulver und Titanlegierungspulver verwendet werden.Of the Main body of the cavity-forming element can with each metallic material are formed, whose melting point higher is the temperature of the molten parent metal casting material, when a hollow casting using the cavity-forming Elements is generated, and that is resistant to the molten parent metal casting material. If, for example the base metal casting material is an aluminum-based metal, For example, the main body of the void-forming member may include an iron-based metal powder. examples for a molding method is a sintering method and the like. Further, a material such as Fe / Mn alloy powder and titanium alloy powder may also be used become.
Der Werkstoff für das mikroporöse Element des Hohlraum-bildenden Elements kann ebenfalls ein beliebiger Werkstoff sein, dessen Schmelzpunkt höher ist als die Temperatur des geschmolzenen Grundmetall-Gusswerkstoffs, wenn ein hohles Gussteil unter Verwendung des Hohlraum-bildenden Elements gebildet wird, und das beständig ist gegenüber dem geschmolzenen Grundmetall-Gusswerkstoff. Beispiele für Werkstoffe sind unter anderem metallische Werkstoffe wie Edelstahl oder niedrig legierter Stahl und keramische Werkstoffe. Der Werkstoff für das mikroporöse Element kann auf geeignete Weise unter Berücksichtigung der Größe der Mikroporen, die in dem mikroporösen Element ausgebildet werden sollen, der Viskosität des geschmolzenen Grundmetall-Gusswerkstoffs und dergleichen bestimmt werden. Wenn der Grundmetall-Gusswerkstoff ein Metall auf Aluminiumbasis ist, sollten ungefähr 60 bis 200 Mesh vorgesehen werden.Of the Material for the microporous element of the cavity-forming Elements can also be any material whose melting point is higher is the temperature of the molten parent metal casting material, when a hollow casting using the cavity-forming Elements is formed, and that is resistant to the molten parent metal casting material. examples for Materials include metallic materials such as stainless steel or low alloy steel and ceramic materials. The material for the microporous element may be suitable Way considering the size the micropores formed in the microporous element the viscosity of the molten parent metal casting material and the like. If the base metal casting material An aluminum-based metal should have about 60 up to 200 mesh are provided.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein hohles Gussteil mit einem Hohlraum, dessen Abmessungen den beabsichtigten Werten entsprechen, anhand eines einfachen Bearbeitungsverfahrens erzeugt werden.According to the present invention can provide a hollow casting having a cavity, whose dimensions correspond to the intended values a simple machining process are generated.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING
In der beigefügten Zeichnung zeigen:In the attached drawing show:
- 1010
- Hohlraum-bildendes ElementCavity-forming element
- 1111
- Hauptkörper eines Hohlraum-bildenden Elementsmain body a void-forming element
- 1212
- hohler Abschnitthollow section
- 1515
- mikroporöses Element eines Hohlraum-bildenden Elementsmicroporous Element of a cavity-forming element
- 15a15a
- Mikroporen eines mikroporösen Elementsmicropores a microporous element
- 16, 16a, 16b16 16a, 16b
- Werkstoff, der entfernt werden sollMaterial, which should be removed
- 1717
- Kokillemold
- 1818
- metallischer Werkstoffmetallic material
- 2020
- Grundmetall-GusswerkstoffBase metal casting material
- 2121
- Metallschmelzemolten metal
- 3030
- hohles Gussteilhollow casting
- 5050
- Gussteilcasting
- 6060
- wärmeisolierter Kolben eines Verbrennungsmotors, der anhand eines Verfahrens zur Herstellung eines hohlen Gussteils gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet wurde.thermally insulated Piston of an internal combustion engine, using a method for Production of a hollow casting according to the present invention Invention has been formed.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION THE PREFERRED EMBODIMENTS
Die
vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsformen
mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
Ein
Hohlraum-bildendes Element
Das
mikroporöse Element
Wie
in
Sowohl
der Hauptkörper
Das
Gießen der Metallschmelze
Die
Erfinder haben einen Versuch durchgeführt, um zu untersuchen,
ob das mikroporöse Element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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