DE112006000627T5

DE112006000627T5 - Verfahren und Vorrichtung zur verbesserten Wärmeabfuhr aus Aluminiumgussstücken für eine gerichtete Erstarrung

Info

Publication number: DE112006000627T5
Application number: DE112006000627T
Authority: DE
Inventors: Oscar Garza-Ondarza; Juan Francisco Mojica-Briseño
Original assignee: Tenedora Nemak SA de CV
Current assignee: Nemak SAB de CV
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2008-04-10
Also published as: US7987895B2; CN101146634A; MX2007011395A; WO2006129197A2; US20060207742A1; US20090314453A1; WO2006129197A3; JP2008532773A

Abstract

Sandgussform zur Definierung eines Hohlraums zur Ausbildung eines Aluminiumlegierungs-Gussstücks, umfassend zumindest einen ersten Abschnitt, der mit einem Binder ausgebildet ist, der mit einem vorgegebenen Lösungsmittel löslich ist, und zumindest einen zweiten Abschnitt, der mit einem Binder ausgebildet ist, der durch das Lösungsmittel unlöslich ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Produktion von Aluminiumlegierungs-Gussstücken, insbesondere die Produktion von vergleichsweise großen und/oder komplexen Gussstücken, wie etwa hochqualitative Aluminium-Zylinderblöcke für Ottomotoren unter Verwendung von Sandgussformen.
Es ist aus dem US-Patent Nr. 5,297,611 sowie aus dessen Teilanmeldung 5,477,906 bekannt, Aluminiumlegierungs-Zylinderblöcke zu erzeugen, bei denen ein thermischer Gradient im Gussstück während der Abkühlung ausgebildet wird, um eine gesteuerte Erstarrung der flüssigen Aluminiumlegierung innerhalb einer Sandgussform unter Anwendung von wärmeleitfähigen Einsätzen zu unterstützen (welche als Wärmesenken agieren und in der Industrie generell „Chills" genannt werden). Um als Wärmesenke zu agieren, weist die Chill-Platte eine Masse auf (üblicherweise aus Eisen), die zumindest eine Temperatur niedriger als die Erstarrungstemperatur der Aluminiumlegierung bedingt. Sie unterstützt somit eine frühe Erstarrung des Blocks beginnend an der Oberfläche des Chills in Kontakt mit dem neu gegossenen Block. Der Chill wird typischerweise so platziert, dass die Erstarrung gerichtet ist, um in einer Richtung auf die Quelle des geschmolzenen Metalls hin, üblicherweise am gegenüberliegenden Ende des Blocks, fortzuschreiten. Dies verhindert eine frühzeitige Erstarrung in solchen Bereichen, die einen Zugang zur Quelle des geschmolzenen Metalls blockieren würden (wobei die Blockade eine Befüllung schädlicher Leerstellen verhindert, die andernfalls durch die Schrumpfung als Ergebnis der Abkühlung während der Erstarrung des Gusses bewirkt würden). Die Anwendung derartiger Chills hilft bei der Herstellung hochqualitativer Motorblöcke, da das flüssige Aluminium in einer geordneteren Weise erstarrt, wodurch geholfen wird, derartige Hohlräume und eine damit verbundene Schrumpfungsporosität, die oft dann eintritt, wenn es dem Block erlaubt wird, in allen Richtungen ungesteuert zu erstarren, zu eliminieren.
Obwohl im Stand der Technik Vorschläge gemacht werden, dass der Chill oder ein thermischer Kern in Kontakt mit einer äußeren Wärmesenke oder einem anderen Wärmeabführelement gebracht werden kann, um so einen kontinuierlichen Wärmeübergang von dem Gussstück durch den Erstarrungsschritt hindurch aufrecht zu erhalten, sind diese Patente in Bezug auf eine praktische Umsetzung zur Erreichung eines derartigen Wärmeübergangs wage. Sie beziehen sich auf einige Elemente zum kontinuierlichen Entfernen von Wärme aus der erstarrenden Schmelze, um hierdurch die für die Erreichung einer gerichteten Erstarrung notwenigen starken thermischen Gradienten zu entwickeln und beizubehalten, und lehren zwei generelle Wege zur Erreichung dieser Abfüllung: (a) durch Erhöhen des Wärmeübergangsbereichs des Chills durch Bereitstellen des Chills mit Abkühlrippen (die dann in Kontakt mit einer Kühldruckluft oder einem Nebel falls erforderlich gebracht werden); und (b) durch Bereitstellen eines Kanals durch den Chill zur Ermöglichung, dass Wasser zur Abkühlung des Chills zirkuliert werden kann.
Diese und andere derzeit verwendete Chills stellen Mittel zum Unterstützen einer gerichteten Erstarrung zur Verfügung. Die Anmelder haben jedoch herausgefunden, dass eine noch schnellere und besser gesteuerte gerichtete Erstarrung mit der daraus resultierenden verbesserten Qualität der Gussstücke durch einen sorgfältig gesteuerten, selektiv gerichteten Wasseraufprall auf bestimmte Bereiche des erstarrenden Gussstücks erreicht werden kann. Dies wird teilweise durch Verwendung von Sandgussformen und/oder -Kernen erreicht, die mit einem wasserlöslichen Binder ausgebildet sind, welche zumindest teilweise durch Wasserstrahlen zur Abkühlung entfernt werden, und schnell beginnen, direkt auf die ausgewählte, neu erstarrte Metallhaut des Gussstücks einzuwirken, wodurch ein größerer thermischer Gradient im Gussstück und eine noch schnellere Abkühlung des Gussstücks erreicht werden, und wodurch die Erstarrung des Blocks hierdurch verbessert und in der gewünschten Richtung stark angetrieben wird.
Ein Teil dieser Verbesserung ist in der kürzlich veröffentlichten US-Patentanmeldung mit der Nr. 2004/0050524 A1 (angemeldet am 18. März 2004 und mit dem Titel „hold-Removal Casting Method and Apparatus") gut beschrieben worden. Dieses und sämtliche Patente oder anderen Dokumente, die in diesem Text zitiert sind, sowie sämtliche in diesem Text zitierten Dokumente oder auf in diesen Dokumenten verwiesene Dokumente in dieser Anmeldung wie eingereicht, werden hiermit unter Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. Die unter Bezugnahme in diese Anmeldung eingeschlossenen Dokumente oder sämtliche darin offenbarten Lehren können bei der Ausübung dieser Erfindung verwendet werden.
Es verbleiben jedoch signifikante Nachteile in der Lehre und der Offenbarung in der Veröffentlichung 2004/0050524. Die wasserlöslichen Binder sind typischerweise mit höheren Kosten verbunden und weisen weniger wünschenswerte Formgebungs-Attribute auf. Zusätzlich kann es schwierig sein, die spezielle Anwendung des Kühlwassers (oder Lösungsmittels) zu präzise definierten und begrenzten Bereichen des komplexen Gussstücks zu steuern (was dazu erforderlich ist, die effektivste Steuerung über die Seite der Abkühlung zu erreichen, um die beste und gerichtete Genauigkeit der Kühlung zu ergeben und hierdurch einen kontrollierten Erstarrungsfortschritt, um so die gewünschten hochqualitativen Ergebnisse zu erreichen).
Zusammenfassung der Ziele der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, neue Verfahren und Vorrichtungen zum Gießen von Aluminiumlegierungs-Motorzylinderblöcken in Sandformen mit noch besserer Qualität zur Verfügung zu stellen und um die in der derzeit bekannten Prozessen inhärenten Nachteile zu überwinden.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, neue Verfahren sowie Vorrichtungen zum Gießen von Aluminiumlegierungs-Motorzylinderblöcken in Sandformen durch Erhöhen des Wärmeabzugs des der Erstarrung unterworfenen Gussstücks durch das Berühren eines oder mehrer präziser Abschnitte des Gusstücks mit einem fluiden Kühlungsmittel zur Verfügung zu stellen, wobei die Erstarrung der flüssigen Metallschmelze ausgerichtet ist, um in einer vorab festgelegten Richtung fortzuschreiten.
Andere Ziele der Erfindung werden dargelegt oder aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugten Ausführungsformen und den anhängenden Zeichnungen ersichtlich.
Verfahren und Vorrichtungen zur Verbesserung der Qualität und der mechanischen Eigenschaften eines Aluminiumlegierungs-Motorzylinderblocks oder anderer großer oder komplexer Gussstücke durch Bereitstellen von Sandformen, die mit einem löslichen Binder nur an solchen Orten an dem Gussstück gebunden sind, von denen schnelle Abkühlung für die gerichtete Erstarrung und/oder verbesserte lokale mechanische Eigenschaften erwünscht sind, wobei die Gussformen andernfalls an den verbleibenden Orten nur mit einem typischen unlöslichen Binder gebunden sind.
Die vorliegende Erfindung umfasst neue Prozesse und Vorrichtungen zur Verbesserung der Qualität und mechanischen Eigenschaften eines Aluminiumlegierungs-Motorzylinderblocks oder anderer großer oder komplexer Gussstücke durch Bereitstellen von Sandformen, die mit einem löslichen Binder nur an solchen Orten an dem Gusstück gebunden sind, von denen eine schnelle Abkühlung für die gerichtete Erstarrung und/oder verbesserte lokale thermische Eigenschaften gewünscht sind, wobei die Formen andernfalls an den verbleibenden Orten nur mit einem unlöslichen Binder gebunden sind, und in dem Prozess anfänglich nur solche Abschnitte der Sandform entfernt werden, die mit dem löslichen Binder gebunden sind, durch In-Kontaktbringen derartiger Abschnitte mit einem Strom eines Lösungsmittels, üblicherweise Wasser, wodurch das Kühllösungsmittel nur die löslichen Abschnitt entfernt und genau und selektiv mit dem Gussstück in Berührung kommt, wodurch eine fokussierte Abkühlung mit einer daraus resultierenden verbesserten lokalen Steuerung bereitgestellt wird, während die Vorteile einer verbesserten Qualität und geringerer Kosten, die typischerweise aus der Verwendung gut etablierter unlöslicher Binder herrühren, beibehalten werden.
Die vergleichsweise niedrige Wärmeleitfähigkeit der unlöslichen Sandformabschnitte, die an Ort und Stelle verbleiben, kann Vorteilhafterweise dazu verwendet werden, solche Teile des abkühlenden Gussstücks zu schützen, die eine verzögerte Erstarrung in Bezug auf den Rest des Gussstücks haben sollten.
Zusätzlich können die unlöslichen Abschnitte an strategischen Punkten positioniert werden, um das Gussstück bei der Abhärtung zu schützen, während eine Entfernung ausreichender anderer Abschnitte der Gussform ermöglicht wird, um die Abkühlung zu beschleunigen (all dies ohne die Gefahr eines Abrutschens oder eine Verformung eines unzureichend abgestützten abkühlenden Gussstücks).
Eine sorgfältige Formgebung der jeweiligen löslichen und unlöslichen Abschnitte in Bezug aufeinander und/oder in Bezug auf den Lösungsmittelstrom und das Gussstück helfen, die Kontrolle über die Abkühlung weiter zu erhöhen, wie etwa durch eine Trichterung des Lösungsmittelsstroms zu den löslichen Abschnitten hin sowie eine zeitliche Koordination der Erosion der löslichen Abschnitte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm einer Vorderansicht eines Aluminiumlegierungs-Zylindermotorblocks mit einer Sandgussform sowie -Kernen, die eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren.
2 ist ein schematisches Diagramm einer zweiten Ansicht eines der wasserlöslichen Kernabschnitte aus 1, welches eine Vielzahl von Kühlwasserströmen zeigt, die jeweils in jeweilige vorgeformte hohle Formen in dem Kernabschnitt gerichtet sind, und so bereit sind, die Kernabschnitte wegzuwaschen (und schnell damit beginnen, direkt auf den Block in einem Anfangsstadium der Erstarrung aufzuprallen, jedoch mit einer ausreichenden Verzögerung, um eine ausreichende Abstützung des geschmolzenen Metalls zu gewährleisten, bis die Abkühlung die Oberfläche des Gussblocks bis zu dessen Selbststützung ausreichend erstarrt ist).
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 10 generell eine Sandgussform, wo der Zylinderblock durch Befüllen des Formhohlraums mit einer flüssigen Aluminiumlegierung durch einen Niederdruck-Gießprozess gegossen wird.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Folgenden so beschrieben werden, dass sie auf einen Aluminiumlegierungs-Zylindermotorblockguss und dessen mit einem Niederdruck-Gießprozess verwendete Gussform angewendet wird, sollte dies so verstanden werden, dass die Erfindung ebenso auf andere Arten von Gussstücke und Gießprozesse anwendbar ist.
In ähnlicher Weise ist in den folgenden diskutierten bevorzugten Ausführungsformen das Lösungsmittel als Wasser beschrieben und der lösliche Binder wird so verstanden, dass er wasserlöslich ist; andere Lösungsmittel und lösliche Binder können hier jedoch als in breiteren Aspekten dieser Erfindung verwendbar angesehen werden.
Die Sandgussform 10 weist einen Cope-Abschnitt 12 sowie einen Drag-Abschnitt 14 auf, in dieser Ausführungsform sind der Cope und der Drag mit einem unlöslichen Binder gefertigt. Eine Vielzahl von mit wasserlöslichem Binder gefertigten Sandkernen sind in einer vorab festgelegten Anordnung innerhalb der Sandgussform 12 eingesetzt und definieren alle zusammen einen Gusshohlraum, der mit einer flüssigen Aluminiumlegierung befüllt werden muss, um den Zylindermotorblock 16 auszubilden.
Ein Siliziumoxid-Sandkern 18, der mit einem wasserlöslichen Binder gefertigt ist, wird in solchen Bereichen des Aluminiumblocks platziert, in denen eine schnelle Abkühlung gewünscht wird. In der hier illustrierten Ausführungsform der Erfindung beinhalten die Abschnitte des Blocks, bei denen eine schnelle Abkühlung gewünscht wird, zumindest solche Abschnitte nahe dem mit dem Bezugzeichen 24 gekennzeichneten Kurbelgehäuse. Dies erfolgt nicht nur zur Erzielung einer gerichteten Abkühlsteuerung von dem Kurbelgehäusebereich 24, sondern kann ebenso eine erhöhte Härtung an diesem Bereich 24 durch eine schnellere Abkühlung ergeben und hierdurch die Ausscheidungen des Härteingredienten in der Aluminiumlegierung minimieren.
Eine Vielzahl von Düsen 20 richten Wasserstrahlen gegen den Kern 18, der mit einem wasserlöslichen Binder gebunden ist, und bewirken die Zerstörung und die Entfernung des Kerns 18. Geeignete Hohlräume 26 sind optional im Kern 18 vorgesehen, um die für die Auflösung des wasserlöslichen Binders des Kerns 18 durch Wasser erforderliche Zeit zu verkürzen. Die Dicke des Kerns 18 an den Hohlräumen 26 ist zusammen mit dem zumindest zeitweise bestehenden Stützaufbau 27, der zwischen benachbarten Hohlräumen verbleibt, dazu ausreichend, dem Gewicht die Gussform 10 befüllenden flüssigen Aluminiums zu widerstehen, und gleichzeitig ist dieser so klein wie möglich, um die schnelle Auflösung des Kerns 18 zu ermöglichen, um es dem Wasser zu ermöglichen, so schnell mit der Aluminiumlegierung in Kontakt zu kommen, so dass eine ausreichende Anfangserstarrung an dem dem Aufprall exponierten Bereich zu erreichen.
In einer anderen Ausführungsform kann die Erfindung speziell dazu angewandt werden, bessere mechanische Eigenschaften in bestimmten gewünschten Bereichen des Gussblocks zu erreichen, beispielsweise in solchen Bereichen, in denen Bolzen zur Befestigung anderer Motorkomponenten am Block platziert werden sollen. Ein derartiger Bereich des Blocks ist mit dem Bezugszeichen 28 versehen. Ein wasserlöslicher Kern 30 ist in Kontakt mit einem derartigen Bereich 28 platziert, so dass dann, wenn ein Wasserstrahl gegen den Kern 30 gerichtet wird, der Binder aufgelöst wird und der Sand weggewaschen wird, wodurch das Wasser schnell mit dem Blockmetall, das einer Erstarrung unterworfen ist, in Kontakt kommt. Die Abschreckung des Blocks an diesem Punkt erzeugt eine besonders schnelle Abkühlung, die die mechanischen Eigenschaften in dem generellen Bereich des Aufpralls relativ zu weiter entfernten Bereichen in der Masse des Gussstücks verbessert, wodurch die Abkühlung weniger schnell ist, die mechanischen Eigenschaften jedoch nicht kritisch sind.
Binder mit variierenden Graden an Löslichkeit können für eine noch größere Steuerung verwendet werden. Beispielsweise kann der Kern 18 mit einem Binder ausgebildet sein, der länger braucht sich aufzulösen als derjenige Binder, der für den Kern 30 verwendet wird (auch wenn den gleichen Bedingungen unterworfen).
Der Einsatz 30 kann, obwohl er als Kern beschrieben wurde, ebenso als Teil des Kernabschnitts 12 angesehen werden (der sich beispielsweise nicht nur in seiner Form und in seinem Binder unterscheidet).
Wenn ein Teil der Gussform mit einem unlöslichen Binder gefertigt ist, ermöglicht dies andere Vorteile; wie eine alternative Ausbildung des Kerns 30 in der Form eines „V" (mit mit dem Gussstück in Eingriff stehendem Scheitelpunkt). Dies ermöglicht dem Strahl des Kühlwassers, in einen Schenkel des V und aus dem anderen Schenkel heraus zu strömen. Dies ist bei einem schmalen Durchgang hilfreich (und hilft ebenso beim Wegschwemmen jeder Art von blockierendem Damm, der sich möglicherweise ausbildet und den Abkühlprozess bei dem gewünschten Bereich 28 verlangsamt). Die generelle V-Form sollte so breit verstanden werden, dass sie auch eine U-Form beinhaltet.
Die Strahlen des Wassers können anfänglich auf beide Schenkel des V gerichtet werden und dann kann einer der Strahlen unterbrochen werden, wenn die zwei Schenkel einmal von Sand in dem V befreit wurden, um einen unversperrten Schwall des Wassers durch das V durch den kontinuierlichen Strom von dem anderen Strahl aus zu ermöglichen.
Das Konzept des V kann noch breiter angewendet werden; sowie etwa dadurch, dass ein erster Formabschnitt vorliegt (der mit einem löslichen Binder ausgebildet ist) in der Form eines internen Kerns (sowie ähnlich zu einem Wassermantelhohlraum) mit Einlass- und Auslass-Schenkeln, die zu einem derartigen Kern Zugang haben, und in einem umgebenden zweiten Gussformabschnitt (der mit einem unlöslichen Binder ausgebildet ist) eingesetzt ist. Die Schenkel und der Kern können jede Form aufweisen, solang es möglich ist, den Sand und den löslichen Binder durch die Strahlen des Lösungsmittels zeitnah und effektiv zu entfernen. Die Entfernung des Sands in den Schenkeln durch die Strahlen des Wassers führt zu Strömungsdurchgängen durch die zweiten Abschnitte, die dabei helfen, den Strom des Kühlwassers zu dem definierten Kernbereich für eine beschleunigte Abkühlung zu fokussieren und diesen fokussierten Strom zu unterstützen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Gussform in einem breiteren Aspekt der Erfindung so geformt sein, dass sie nur den oder die Abschnitte, die den Formhohlraum ausbilden, mit unlöslichem Binder aufweisen, dass jedoch deren Abschnitte, die zu den Bereichen benachbart sind, bei denen eine schnelle Abkühlung gewünscht ist, sehr dünn sind, um durch eine Stützschicht der mit löslichem Binder ausgebildeten Gussformabschnitt abgestützt werden. Dies würde eine größere Gleichmäßigkeit der Oberfläche beim daraus resultierenden Gussstück bewirken, während es dem Kühlwasser ermöglicht wird, den Sand mit dem löslichen Binder frühzeitig abzuführen und somit schnell auf die dünnen Abschnitte einzuwirken, um eine frühe gerichtete Abkühlung der gewünschten Bereiche zu initiieren.
Der Terminus „großes komplexes Gussstück" wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, wird so verstanden, dass er ein Gussstück meint, das eine ausreichende Größe und/oder Komplexität aufweist, um eine gerichtete Abkühlung zu erfordern und Hohlräume oder Schrumpfungsporositäten in dem produzierten Gussstück zu vermeiden (sowie zur Verhinderung einer daraus resultierenden, kommerziell unakzeptablen großen Anzahl von defekten Gussstücken).
Zusammenfassung
Verfahren und Vorrichtung für die verbesserte Qualität und verbesserte mechanische Eigenschaften eines Aluminiumlegierungs-Motorzylinderblocks oder anderer großer oder komplexer Gussformen, die Sandformen zur Verfügung stellen, welche mit einem löslichen Binder nur an solchen Orten am Gussstück gebunden sind, von denen eine schnelle Abkühlung für die gerichtete Erstarrung und/oder verbesserte lokalisierte mechanische Eigenschaften gewünscht sind, wobei die Gussformen andernfalls an den verbleibenden Orten nur mit einem typischen unlöslichen Binder gebunden sind.

Claims

Sandgussform zur Definierung eines Hohlraums zur Ausbildung eines Aluminiumlegierungs-Gussstücks, umfassend zumindest einen ersten Abschnitt, der mit einem Binder ausgebildet ist, der mit einem vorgegebenen Lösungsmittel löslich ist, und zumindest einen zweiten Abschnitt, der mit einem Binder ausgebildet ist, der durch das Lösungsmittel unlöslich ist.
Sandgussform gemäß Anspruch 1, wobei die löslichen ersten Abschnitte jeweils von außen für einen Strom eines Lösungsmittels zugänglich sind und ebenso an jeweiligen Abschnitten positioniert sind, um einen Bereich des Gussstückhohlraums dort zu definieren, wo eine vergleichsweise schnelle Abkühlung des geschmolzenen Gussstücks erwünscht ist; und mit einem oder mehreren zweiten Abschnitten, die so positioniert sind, dass sie den Rest des Gussstückhohlraums definieren.
Sandgussform für ein großes komplexes Gussstück gemäß Anspruch 2, wobei das Lösungsmittel Wasser ist.
Sandgussform für ein großes komplexes Gussstück gemäß Anspruch 2, wobei zumindest ein mit einem löslichen Binder ausgebildeter erster Abschnitt eine vorgeformte Aussparung aufweist, die so geformt ist, dass sie einen Auflösungs- und Abkühl-Strom des Lösungsmittels aufnimmt, mit einer Hohlraumtiefe, die die Entfernung des jeweiligen ersten Abschnitts von der Gussstück-Oberfläche beschleunigt, während das anfangs geschmolzene gegossene Gussstück an diesem Bereich anfangs abgestützt wird, während das Gussstück an einem derartigen Bereich selbstabstützend ist.
Sandgussform für ein großes, komplexes Gussstück gemäß Anspruch 2, wobei zumindest einer der unlöslichen zweiten Abschnitte so positioniert und geformt ist, dass er hilft, den Strom des Kühlwasser zu zumindest einem der definierten Bereiche für die schnelle Abkühlung zu fokussieren und zu unterstützen.
Sandgussform für ein großes, komplexes Gussstück gemäß Anspruch 5, wobei zumindest ein erster Abschnitt, der mit einem löslichen Binder ausgebildet ist, generell eine V-Form aufweist.
Sandgussform gemäß Anspruch 1, wobei die löslichen ersten Abschnitte jeweils extern für einen Strom eines Lösungsmittels zugänglich sind und ebenso an einem jeweiligen Ort positioniert sind, wo eine vergleichsweise schnelle Abkühlung des geschmolzenen Gussstücks erwünscht ist, wobei die zweiten Abschnitte den gesamten Bereich des Gusshohlraums definieren, der der Sandgussform zuzuschreiben ist, wobei die zweiten Abschnitte an den oben erwähnten Orten dünner sind, um so eine noch schnellere Abkühlung über die Abschnitte hinweg zu erlauben, während immer noch eine gleichmäßige Oberfläche des Formhohlraums vorliegt, und wobei die zweiten Abschnitte an den oben erwähnten Orten strukturell durch die jeweiligen ersten Abschnitte abgestützt werden.
Gießvorrichtung, umfassend: eine Quelle für geschmolzenes Metall; eine Gussform gemäß Anspruch 2 zur Aufnahme von geschmolzenem Metall von der Quelle; eine Quelle für das Lösungsmittel; und zumindest eine Düse, die so positioniert ist, dass sie ein Lösungsmittel von dessen Quelle so sprüht, dass es auf den jeweiligen der ersten Abschnitte, der mit einem löslichen Binder ausgebildet ist, zum Wegwaschen des ersten Abschnitts, um auf das Gussstück am daraus resultierenden Bereich des Aufpralls aufzuprallen und das Gussstück an diesem daraus resultierenden Bereich schnell abzukühlen auftrifft.
Vorrichtung zum Gießen eines Aluminiumlegierungs-Motorzylinderblocks mit einem Kurbelgehäuse und mit Sitzen für die Zylinderkopfbolzen in einer Sandgussform gemäß Anspruch 1, des Weiteren umfassend: einen der löslichen ersten Abschnitte, der ein Kern ist, welcher einen Formhohlraumsabschnitt zur Definition eines Kurbelgehäuseabschnitts für den Block ausbildet; und andere der löslichen ersten Abschnitte, die Einsätze sind, die Formhohlraumsabschnitte an Orten für die Bolzensitze ausbilden.
Verfahren zur Ausbildung eines Aluminiumlegierungs-Gussstücks in einer Sandgussform, umfassend: die Bereitstellung einer Sandgussform, die einen Hohlraum zur Ausbildung des Gussstücks ausbildet, wobei zumindest ein erster Abschnitt der Gussform mit einem Binder ausgebildet ist, der bei einem vorgegebenen Lösungsmittel löslich ist, und zumindest einen zweiten Abschnitt, der mit einem Binder ausgebildet ist, der in dem Lösungsmittel unlöslich ist, wobei der erste Abschnitt so positioniert ist, dass er einen Bereich des Gussstückhohlraums zur Erreichung einer lokalen schnellen Abkühlung des Gussstücks definiert; die Befüllung der Gussform mit einer flüssigen Aluminiumlegierung; die Ausrichtung zumindest eines Abkühlstroms des Lösungsmittels auf zumindest einen ersten Abschnitt, um den jeweiligen ersten Abschnitt auszuwaschen und das erstarrende Gussstück dem Wasserstrom auszusetzen und dieses direkt abzukühlen, um eine beschleunigte Abkühlung auf den definierten Bereich aufzugeben.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei jeder Kühlstrom initiiert wird, während das Gussstück noch geschmolzen ist, wobei die Dicke des jeweiligen ersten Abschnitts und dessen Entfernung durch einen derartigen Kühlstrom so eingestellt wird, dass der jeweilige erste Abschnitt ausreichend intakt bleibt, um das geschmolzene Gussstück während der anfänglichen Abkühlung an dem jeweiligen definierten Bereich wie erforderlich abzustützen, wobei die Entfernung zur Exponierung eines derartigen Bereichs zur Ausrichtung des Aufpralls dann erreicht wird, wenn das Gussstück in einem derart definierten Bereich selbstabstützend wird und der Aufprall auf das Gussstück für einen Zeitraum beibehalten wird, der zur Verbesserung der Abkühlrate und der mechanischen Eigenschaften des Gussstücks zumindest in dem Bereich benachbart zu dem jeweiligen definierten Bereich effektiv ist.
Verfahren zur Ausbildung des großen, komplexen Aluminiumlegierungs-Gussstücks gemäß Anspruch 11, wobei der jeweilige definierte Bereich auf eine solche Weise positioniert ist, dass eine gerichtete Abkühlung entfernt von einer Quelle des flüssigen Aluminiums und so auf die Quelle hin ausgerichtet ist, dass Hohlräume und Schrumpfungsporosität vermieden werden.
Verfahren gemäß Anspruch 10 für das Niederdruck-Gießen eines Aluminiumlegierungs-Motorzylinderblocks in einer Sandgussform, die Bereiche aufweist, die ein Kurbelgehäuse und Sitze für Bolzen definieren, des Weiteren umfassend das Einsetzen der ersten Abschnitte als ein Sandkern zur Definierung des Kurbelgehäuses, und Einsetzen anderer erster Abschnitte als Kerne zur Definierung von Sitzen für Bolzen.