DE102013105769A1

DE102013105769A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Druckgießen eines Kurbelgehäuses

Info

Publication number: DE102013105769A1
Application number: DE201310105769
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Heck & Becker & Co KG GmbH
Current assignee: Heck & Becker & Co KG GmbH
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2014-12-11

Abstract

Um eine Vorrichtung zum Druckgießen eines Kurbelgehäuses aus metallischem Werkstoff, bestehend aus einer mehrteiligen Gießform (1–5) mit einer Kavität (6) in Form des zu gießenden Werkstückes, an die eine Füllkammer (7) für Metallschmelze über einen Angußverteiler (8) angeschlossen ist, zu schaffen, bei der das Kurbelgehäuse ohne eingelegte Zylinderlaufbuchsen direkt aus Aluminium gegossen werden kann, wobei hohe mechanische Kennwerte im Druck-Giesverfahren erreicht werden sollen und die Zylinderlaufflächen porenfrei hergestellt werden können, wird vorgeschlagen, dass die Kavität (6) jeweils einen Hohlraum (9) in Form der zu gießenden Zylinderlaufflächen des zu gießenden Werkstückes aufweist, dass in jedem Hohlraum (9) eine Verteilerpinole (10) eingesetzt ist, die mit der Kavität einen Spalt zur Aufnahme der Metallschmelze zur Bildung der Zylinderlauffläche bildet und die mit ihrem aus der Kavität vorragenden Endbereich in einen Aufnahmeraum (11) für Metallschmelze hineinragt, in welchen jeweils ein Angußarm des Angußverteilers (8) mündet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Druckgießen eines Kurbelgehäuses aus metallischem Werkstoff, bestehend aus einer mehrteiligen Gießform mit einer Kavität in Form des zu gießenden Werkstückes, an die eine Füllkammer für Metallschmelze über einen Angußverteiler angeschlossen ist.
Des Weiteren betrifft die Vorrichtung ein Verfahren zum Druckgießen eines Kurbelgehäuses mit Zylinderlaufflächen aus metallischem Werkstoff, wobei flüssige Schmelze über einen Angußverteiler in die Kavität einer Gießform zugeführt wird, wobei die Kavität der Form des zu gießenden Werkstückes entspricht.
Mit einer solchen Vorrichtung und nach einem solchen Verfahren hergestellte Kurbelgehäuse haben die Aufgabe, die kraftübertragende Verbindung zwischen dem Zylinderkopf und dem Triebwerk eines Verbrennungsmotors herzustellen, die Lagerung des Triebwerkes und die Zylinderlaufbahnen aufzunehmen sowie einen öl- bzw. wasserdichten Triebwerks- und Kühlmittelraum zu schaffen. Üblicherweise werden Kurbelgehäuse mit Druckgießvorrichtungen gegossen, wobei über einen u-förmigen Angußarm oder über einen seitlichen Fächeranguß der schmelzflüssige metallische Werkstoff der Kavität zugeführt wird.
Im Stand der Technik ist es bekannt, bei der Herstellungsweise Zylinderlaufbuchsen einzulegen, die dann in das Gußstück mit eingegossen werden und die die Laufflächen für die Kolben zur Verfügung stellen. Die separate Fertigung solcher Zylinderlaufbuchsen ermöglicht es, besondere Qualitäten einzusetzen, die den Anforderungen entsprechen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahrung gattungsgemäßer Art zu schaffen, bei der bzw. bei dem das Kurbelgehäuse ohne eingelegte Zylinderlaufbuchsen direkt aus Aluminium gegossen werden kann, wobei hohe mechanische Kennwerte im Druck-Giesverfahren erreicht werden sollen. Auch soll dabei erreicht werden, dass die Zylinderlaufflächen porenfrei hergestellt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass die Kavität jeweils einen Hohlraum in Form der zu gießenden Zylinderlaufflächen des zu gießenden Werkstückes aufweist, dass in jeden Hohlraum eine Verteilerpinole eingesetzt ist, die mit der Kavität einen Spalt zur Aufnahme der Metallschmelze zur Bildung der Zylinderlauffläche bildet und die mit ihrem aus der Kavität vorragenden Endbereich in einen Aufnahmeraum für Metallschmelze hineinragt, in welchen jeweils ein Angußarm des Angußverteilers mündet.
Realisiert wird eine derartige Vorrichtung beispielsweise mit einem 3-Plattenwerkzeug, wobei eine untere erste Platte auf ein Gegenlager der Druck-Gießvorrichtung aufgelegt wird, eine mittlere Formplatte aufgesetzt ist, die die Verteilerpinolen teilweise aufnimmt und übergreift und den Übergang von einem in einer weiteren Platte vorgesehenen Angußverteiler zu den Pinolen zur Verfügung stellt. Die Schmelze gelangt dabei über die Füllkammer in den Angußverteiler innerhalb der mittleren Formplatte. Dort wird die Schmelze entsprechend der Anzahl der zu erzeugenden Zylinderlaufflächen in entsprechend viele Angußarme verteilt. Die Schmelze fließt über die Angußarme und über die Verteilerpinolen direkt in die Laufflächenbereiche des Kurbelgehäuseabgußes. Hierdurch wird erreicht, dass die so erzeugten Laufflächenbereiche, die die Zylinderlaufflächen darstellen, besonders porenarm oder porenfrei hergestellt werden können.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass an jeden Aufnahmeraum für Metallschmelze, in den jeweils eine Verteilerpinole hineinragt, ein Druckkraftzylinder angeschlossen oder anschließbar ist.
Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, im Anschluss an den Gießvorgang einen Nachdruck auf die noch schmelzflüssige oder teigige metallische Masse aufzubringen, um eine weitere Qualitätssteigerung des Gießerzeugnisses zu erreichen, insbesondere im Bereich der gegossenen Laufflächen.
Verfahrensmäßig löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass die Schmelze unmittelbar in die Hohlräume der Kavität gegossen wird, die zur Gießformung der Zylinderlaufflächen bestimmt sind, und von dort in den Rest der Kavität weitergeleitet wird.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass in die Hohlräume, die zur Gießformung der Zylinderlaufflächen bestimmt sind, jeweils eine Verteilerpinole eingesetzt wird und die Schmelze über den Angußverteiler und die Verteilerpinolen in die Kavität gegossen wird, sodass jeweils zwischen einem ersten Mantelbereich Kavität und einem zweiten Mantelbereich der Verteilerpinolen ein Spalt gebildet wird, in welchem die Zylinderlaufflächen gießtechnisch geformt werden.
Auch kann bevorzugt vorgesehen sein, dass nach Beendigung des Gießvorganges oder gegen Ende des Gießvorganges die in der Kavität befindliche Schmelze mit Nachdruck beaufschlagt wird, wobei der Nachdruck über die Verteilerpinolen zugeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient ebenfalls dazu, die im Gußstück erzeugten Laufflächenbereiche porenarm oder porenfrei herzustellen, wobei durch Aufbringen des Nachdruckes die Qualität noch weiter verbessert werden kann.
Ein schematisiertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Gießvorrichtung schematisch in Seitenansicht, teilweise geschnitten;
2 eine wettere Seitenansicht durch Vorrichtung teilweise geschnitten;
3 eine Ansicht auf die Vorrichtungsteile in Draufsicht gesehen;
4 eine schematische Ansicht der Vorrichtung samt zugehöriger Elemente.
In den Zeichnungen ist ein Unterbau 1 einer Gießvorrichtung gezeigt, auf welchem eine Aufnahmeplatte 2 für weitere Platten der Vorrichtung angeordnet ist. Auf und in die die Platte 2 sind die Schieber und Einsätze inkl. der Verteilerpinolen integriert, die die Kavität umgeben. Darüber wiederum ist eine mittlere Formplatte 4 aufgebracht, die Teile eines Angußverteilers aufnimmt. Schließlich ist als oberste Platte eine Platte 5 angebracht, die Bestandteile der Füllkammer aufnimmt, bzw. an die Füllkammer angeschlossen ist. Eine solche Vorrichtung dient zum Druckgießen eines Kurbelgehäuses aus metallischem Werkstoff, beispielsweise Aluminium. Die Vorrichtung besteht aus der entsprechenden mehrteiligen Gießform mit einer Kavität in Form des zu gießenden Werkstoffes, die bei 6 angedeutet ist. Zum Befüllen der Form ist eine Füllkammer 7 vorgesehen, über die die Metallschmelze zugeführt wird. An die Füllkammer 7 schließt ein Angußverteiler 8 an. Die Kavität 6 weist jeweils einen Hohlraum 9 in Form der zu gießenden Zylinderlauffläche 9 auf. Im Ausführungsbeispiel ist als Beispiel ein Kurbelgehäuse für einen Reihen-4-Zylindermotor gezeigt. In jeden Hohlraum 9 ist eine Verteilerpinole 10 eingesetzt, die mit der umgebenden Kavität einen Spalt zur Aufnahme der Metallschmelze unter Bildung der Zylinderlauffläche (9) bildet und die mit ihrem aus der Kavität vorragenden Angußbereich in einen Angußraum 11 für Metallschmelze hineinragt, in welchen jeweils ein Angußarm des Angußverteilers 8 mündet.
Bevorzugt ist jede Verteilerpinole 10 in der Weise gestaltet, dass sie mit einem Fußbereich 12 in eine entsprechende Aufnahme eines Werkzeugeinsatz eingesetzt ist, mit einem zylindrischen Bereich 13 von dort aufragt, wobei der zylindrische Bereich quasi den Innenmantel der zu erzeugenden Lauffläche bildet. Anschließend verjüngt sich die im Bereich 13 zylindrisch ausgebildete Verteilerpinole kegelartig zu ihrem freien Ende nach oben zum Angußverteiler hin. In dem verjüngten Bereich ist die Pinole von einem zylindrischen Elemtent 14 umgeben, welches dicht an den Angußverteiler anschließt. Gegebenenfalls kann nach dem Gießen des Werkstückes über einen Druckkraftzylinder Nachdruck 15 aufgebracht werden, um die Qualität des Gusses zu verbessern. Die Wirkung des Nachdruckes ist durch die Pfeile 16 angegeben. Gemäß dieser Ausgestaltung erfolgt beim Druckgießen des Kurbelgehäuses die Zufuhr der Schmelze unmittelbar von der Füllkammer 7 über den Angußverteiler 8 in die Hohlräume 9 der Kavität, die zur Gießformung der Zylinderlaufflächen bestimmt sind. Von dort wird die Schmelze in den Rest der Kavität weitergeleitet. Um die Formung der Laufflächen zu erreichen, ist zudem in die Hohlräume 9, die zur Gießformung der Zylinderlaufflächen bestimmt sind, die entsprechende Verteilerpinole 10 eingesetzt, wobei die Schmelze über den Angußverteiler 8 und die Verteilerpinolen 10 in die Kavität gegossen wird, sodass jeweils zwischen einem ersten Mantelbereich der Kavität und einem zweiten Mantelbereich der Verteilerpinolen 10 ein Spalt gebildet wird, in welchem die Zylinderlaufflächen gießtechnisch geformt werden.
Durch die entsprechende Ausgestaltung der Gießvorrichtung und die entsprechende Verfahrensweise wird erreicht, dass unmittelbar im Kurbelgehäuse ohne eingelegte Zylinderlaufbuchsen Zylinderlaufflächen geformt werden, die in hohem Maße porenfrei sind und hohe mechanische Kennwerte aufweisen.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.
Alle in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

Vorrichtung zum Druckgießen eines Kurbelgehäuses aus metallischem Werkstoff, bestehend aus einer mehrteiligen Gießform (1–5) mit einer Kavität (6) in Form des zu gießenden Werkstückes, an die eine Füllkammer (7) für Metallschmelze über einen Angußverteiler (8) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (6) jeweils einen Hohlraum (9) in Form der zu gießenden Zylinderlaufflächen des zu gießenden Werkstückes aufweist, dass in jedem Hohlraum (9) eine Verteilerpinole (10) eingesetzt ist, die mit der Kavität einen Spalt zur Aufnahme der Metallschmelze zur Bildung der Zylinderlauffläche bildet und die mit ihrem aus der Kavität vorragenden Endbereich in einen Aufnahmeraum (11) für Metallschmelze hineinragt, in welchen jeweils ein Angußarm des Angußverteilers (8) mündet.
Vorrichtung zum Druckgießen eines Kurbelgehäuses aus metallischem Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jeden Aufnahmeraum (11) für Metallschmelze, in den jeweils eine Verteilerpinole (10) hineinragt, ein Druckkraftzylinder angeschlossen oder anschließbar ist.
Verfahren zum Druckgießen eines Kurbelgehäuses mit Zylinderlaufflächen aus metallischem Werkstoff, wobei flüssige Schmelze über einen Angußverteiler (8) in die Kavität (6) einer Gießform zugeführt wird, wobei die Kavität (6) der Form des zu gießenden Werkstückes entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze unmittelbar in die Hohlräume (9) der Kavität (6) gegossen wird, die zur Gießformung der Zylinderlaufflächen bestimmt sind, und von dort in den Rest der Kavität weitergeleitet wird.
Verfahren zum Druckgießen eines Kurbelgehäuses mit Zylinderlaufflächen aus metallischem Werkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hohlräume (9), die zur Gießformung der Zylinderlaufflächen bestimmt sind, jeweils eine Verteilerpinole (10) eingesetzt wird und die Schmelze über den Angußverteiler (8) und die Verteilerpinolen (10) in die Kavität (6, 9) gegossen wird, sodass jeweils zwischen einem ersten Mantelbereich Kavität (9) und einem zweiten Mantelbereich der Verteilerpinolen (10) ein Spalt gebildet wird, in welchem die Zylinderlaufflächen gießtechnisch geformt werden.
Verfahren zum Druckgießen eines Kurbelgehäuses mit Zylinderlaufflächen aus metallischem Werkstoff nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung des Gießvorganges oder gegen Ende des Gießvorganges die in der Kavität (6, 9) befindliche Schmelze mit Nachdruck beaufschlagt wird, wobei der Nachdruck über die Verteilerpinolen (10) zugeführt wird.