DE1805240A1

DE1805240A1 - Kern zum Giessen von hohlen Metallgegenstaenden sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1805240A1
Application number: DE19681805240
Authority: DE
Inventors: Howard Michael Roi
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1968-04-20
Filing date: 1968-10-25
Publication date: 1969-11-06
Also published as: GB1199673A

Description

"Kern zum Giessen von hohlen Metallgegenständen, sowie Verfahren zu seiner Herstellung. " fUr diese Anmeldung wird die Priorität der Anmeldung No. 18 785/68 vom 20. April 1968 in Großbritanien beansprucht.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kern zum Giessen von hohlen Metallgegenständen, ein Verfahren ur Herstellung des Kernes und auf ein Verfahren zum Giessen eines metallischen Gegenstandes mit Hilfe des Kernes.
Bei einem Verfahren zum Giessen von Leichtmetallen, wie z.B, Aluminium, welches als Druckgussverfahren bekannt ist, wird ein geschmolzenes Metall in einen Metallform unter Druck eingeführt. Dieses Verfahren ergibt Gußstücke mit guter Abmessungsgenauigkeit und erlaubt einen hohen. Ausstoß an Gußstücken. Die Metallkerne, die beim Druckguß angewendet werden, können indessen normalerweise keine hinterschnittenen Teile aufweisen, da solche Teile die Entfernung des Kernes aus dem Gußstück verhindern.
Erfordert das fertige Gußstück indessen einen Kern mit hinterschnittenen Teilen, so muß ein zerlegbarer Kern verwendet erden. Ein solcher Kern besteht aus einer Anzahl metallischer Teile, die auseinandergenommen und zusammengesetdt werden können. Die Teile sind beim Giessen des Metalles zusammengesetzt und werden auseinandergenommen und zurückgezogen, nachdem das Metall eingegossen worden ist, damit der Kern aus dem Gußstück entfernt werden kann. Derartige zerlegbare Kerne haben notwendigerweise kleine Nuten zwischen den einzelnen Teilen.
Die Nuten verhindern die Einführung von geschmolzenem Metall unter Druck in die Form. Sofern das geschmolzene Metall unter Druck in die Form eingeführt würde, so würde das Metall in die Nuten zwischen den Einzelteilen des Kernes eindringen.
Dadurch wUrde es unmöglich, die Kernteile zu zerlegen. Deswegen kann der Druckguß, sofern das Gußstück einen Kern mit hinterschnittenen Hohlräumen erfordert, ohne die Einführung des Metalles unter Druck in die Form, nichtaangewendet werden.
In solchen Fällen kann das geschmolzene Metall lediglich unter freiem Fall in die Form eingeführt werden.
Die Erfindung bezweckt es, Metall unter Druck in die Form einführen zu können, wenn das Gußstück einen Kern mit hinterachnittenen Teilen erfordert. Die Erfindung beschränkt sich indessen nicht auf den Druckguß oder-auB Kerne mit hinter-5 chnittenen Teilen0 Gemäß der Erfindung ist der Kern, der zum Giessen eines metallischen Gegenstandes benutzt wird, aus zerbrechlichem keramischen Material hergestellt, welches nach dem Einguß des Metalles in die Formain zerbrochenem Zustand aus dem Gegenstand entfernt werden kanne Vorzugsweise ist erfindungsgemäß das keramische Material an einem Metailzapfen angebracht.
Außerdem ist erfindungsgemäß zwischen dem Metallzapfen und dem keramischen Material eine Schicht aus einem dehnungsfähigen Mittel vorgesehen, welches beim Einguß des geschmolzenen Metalles schmilzt und eine unterschiedliche Ausdehnung von keramischen Material und dem Metallzapfen zuläßt.
Ein solcher Kern wird nach einem Verfahren hergestellt, bei dem erfindungsgemäß eine Kernform mit der Oberfläche der äußeren Fläche des keramischen Kernes hergestellt wird, in die das keramische Material eingeführt wird und bei dem das keramische Material alsdann gebrannt und getrocknet wird.
Ein Kern, wie er oben beschrieben worden ist, kann hinterschnittene Teile aufweisen. Derartige Kerne können vorteilhafterweise für den Druckguß verwendet werden.
Das Verfahren zum Giessen eines metallischen Gegenstandes mit Hilfe eines Kernes gemäß der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß als Gießmaterial ein Leichtmetall, wie Aluminium verwendet wird und daß das geschmolzene Metall unter Druck in die Form eingeführt wird.
Das Gießverfahren kann vorteilhafterweise zum Gießen von Leichtmetall-Gegenständen mit hinterschnittenen Teilen verwendet werden. Typisch hierfür ist ein Kolben für eine Brennkraftmaschine. Ein Druckguß derartiger Teile verleiht diesen eine höhere Qualität sowie eine bessere Genauigkeit in der Abmessung und eine Verringerung in der Portisität des Metalles, gegenüber Artikeln, wie sie zur Zeit durch Guß hergestellt werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel darstellt. Auf der ZeichnungWzeigen: Figur 1 einen Schnitt durch eine Kernform zur Erläuterung der Herstellung des Kernes.
Figur 2 einen Schnitt durch eine Form zur Erläuterung des Gießens eines Leichtmetall-Gegenstandes.
Eine zweiteilige Kernform 1 besteht aus zwei Teilen, von denen lediglich dör eine Teil 3 dargestellt ist. Die Formteile besitzen innere Flächen, die so gestaltet sind, daß sie der gewUnschten Gestalt des Kernes entsprechen. Außerdem besitzt der Formteil 3 einen Einguß 7. Die Teile besitzen außerdem Schultern 9, 11 und 13 zum Halten eines Metallsap£ent 15 in einer bestimmten Stellung in der Kernform.
Der Zapfen 15 besitzt eine mittlere Bohrung 17 sowie querverlaufende Zugespitzte Kanäle 19, die zwidchen der Bohrung 17 und der äußeren Fläche 21 des Zapfens vorgesehen sind. In der äußeren Fläche 21 des Zapfens sind Nuten 24 angebracht.
Der Zapfen 15 wird mit einem ausdehnungsfähigen Mittel überzogen, dessen Funktion weiter unten beschrieben wird. Das Mittel kann z.B. Wachs oder Polyvenyl-Azetat sein. Die Dicke der Schicht des ausdehnungsfähigen Mittels hängt ab von den relativen Ausdehnungskoeffizienten des Zapfens und des keramischen Materials, welches benutzt wird, von der Abmessung des Zapfens und von der Temperatur, bei welcher das keramische Material gebrannt und getrocknet wird. Die Dicke der Schicht kann etwa 0,1 mm betragen, wenn die Temperatur, auf welche das Material aufgeheizt wird, etwa 10000C beträgt und der Durchmesser des Zapfens etwa 25 mm. Die Schicht kann durch Aufspritzen oder Aufstreichen angebracht werden.
Es wird ein keramisches Material, vorzugsweise ein zerreibbares entlüftetes Aluminiumsilikat durch den Einguß 7 in die Form eingebracht. In die Bohrung 17 wird ein Zapfen 22 eingeführt, um die offenen Enden der zugespitzben Kanäle abzuschliessen und um zu verhindern, daß das Material beim Auffüllen der Form entweicht. Das Material ist so beschaffen, daß es selbst abbindet Hat das Material abgebunden, so werden die Teile der Kernform getrennt und es wirdein Kern 23, bestehend aus keramischen Material 25 auf einem Zapfen 15 der Kernfvrm entnommen. Der Kern 23 wird alsdann bei einer Temperatur von etwa 10000 gebrannt, um das keramische Material zu trocknen.
Das Brenneanerzeugt eine unterschiedliche Ausdehnung zwischen dem Zapfen 15 und dem keramischen Material. Außerdem läßt es das dehnungsfähige Mittel schmilzen. Das geschmolzene dehnungsfähige Mittel fließt daher infolge der unterschiedlichen Ausdehnung in die Nuten 24.
Der Kern 23 soll als Kern zur Herstellung eines Aluminium-Kolbens fUr eine Brennkraftmaschine verwendet werden. Die äußere Fläche des keramischen Materials besitzt einen hinterschnittenen Teil 27.
Der Kolben wird dadurch hergestellt, daß der Kern 23 in die Teile einer zweiteiligen Form 29 eingesetzt wird. Die Schulter9 des Zapfens 15 sitzt auf einer entsprechenden Schulter in der Form 29 und es wird Druck auf die Fläche 13 ausgeübt, iAdie Schulter 9 fest auf die Schulter in der Form 29 aufzudrücken.
Kernzapfen 33, entsprechend der Kolbenpoleenöffnung sowie ein Kern 33 entsprechend einer Aussparung oben in d Kolben werden in die Form eingesetzt. Alsdann wird geschmolzenes YAluminium unter Druck in die Form eingeführt. Da das keramische Material leicht porös ist, so kann Luft in der Form durch das Material in den zugespitzten Kanälen 19 herausgezogen werden.
Nachdem das Metall verfestigt ist, wird die Form geöffnet und der Kolben, der noch den Kern enthält, der Fonm entnommen. Es wird alsdann Druck auf die Schulter 13 gegeben, während der Kolben gehalten wird. Hierdurch wird der Zapfen aus dem Kolben entfernt. Sobald der Zapfen herausgezogen ist, ist das keramische Material 25 zerbrochen, so daß der Kern aus dem Kolben herausgenommen werden kann. Das Material wird durch die Vorsprünge 34 an der äußeren Fläche des Zapfens zerbrochen. Die Ansätze zerstören das keramische Material, wenn der Zapfen herausgezogen wird.

Claims

Ansprüche

1. Kern zum Gießen von hohlen Metallgegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zerbrechlichem keramischem Material besteht, welches nach dem Einguß des Metalles in die Form in zerbrochenem Zustand aus dem Gegenstand entfernt werden kann.

2. Kern nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das keramische Material an einem Metallzapfen 15 angebracht ist.

3. Kern nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß zwischen dem Metallzapfen 15 und dem keramischen Material eine Schicht aus einem dehnungsfähigen Mittel vorgesehen ist, welche beim Einguß des geschmolzenen Metalls schmilzt und eine unterschiedliche Ausdehnung von keramischem Material 23 und den Metallzapfen 15 zuläßt.

4. Kern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dehnungsfähige Mittel Wachs ist.

5. Kern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß das dehnungsfähige Mittel Polyvenyl-Azetat ist.

6. Kern nach Anspruch 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e 1 c h n e t daß der Metallzapfen 15 Nuten 24 aufweist, in die das dehnungsfähige Mittel beim Schmelzen hineinfließt.

7. Kern nach Anspruch 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Metallzapfen 15 eine mittlere Bohrung 17 sowie Querkanäle zwischen der Bohrung 17 und der Oberfläche 21 aufweist und daß das keramische Material die Querkanäle aus füllt.

8. Kern nach Anspruch 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß das keramische Material so gestaltet ist, daß es hinterschnittene Hohlräume in dem zu gießenden Metallgegenstand erzeugt.

9. Kern nach Anspruch 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß das keramische Materiallaus Aluminium-Silikat besteht.

10. Erfahren zur Herstellung eines Gießkernes nach Anspruch 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Kern form 3 mit der Oberfläche der äußeren Fläche des keramischen Kernes 23 hergestellt wird, in die das keramische Material eingeführt wird und daß das keramische Material alsdann gebrannt und getrocknet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß das keramische Material so beschaffen ist, daß es flach der Einführung in die Kernform 3 abbindet, so daß das geformte Material zum Brennen der Kernform 3 entnommen werden kann.

12. Verfahren nach Anspruch 10 und 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß vor dem Einführen des keramischen Materials ein hohler Metallzapfen 15 in die Form 3 eingesetzt wird, und daß das keramische Material so in die Form 3 eingeführt wird, daß es nach dem Abbinden an dem Zapfen 15 sitzt.

13. Verfahren nach Anspruch 10 bis 12, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Metallzapfen 15 mit einem dehnungsfähigen Mittel, z. B. Wachs oder Polyvenyl-Azetat überzogen wird, welches beim Brennen schmilzt und eine unterschiedliche Ausdehnung von keramischem Material und Metallzapfen 15 zuläßt.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 13 zum Gießen eines metallischen Gegenstandes mit Hilfe eines Kernes nach Anspruch 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß als Gießmaterial ein Leichtmetall, wie Aluminium verwendet wird und daß das geschmolzene metall unter Druck in die Form eingeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 10 bis 14, , dadurch g e k e n n -.z e i c h n e t, daß es zur Herstellung von Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen verwendet wird.