DE19530254A1

DE19530254A1 - Forming metal or plastic castings with large internal cavities in two=stage process using melt-out hollow core

Info

Publication number: DE19530254A1
Application number: DE1995130254
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Ing Betz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-17
Filing date: 1995-08-17
Publication date: 1997-02-20

Abstract

In this procedure each cavity(3) is formed by a hollow core (2) which can be melted-out. During solidification and cooling, a fluid material, pref. the same as the core itself, is poured in. Its heat, combined with that released by the hardening and cooling of the casting (1), completely melts the hollow core. The fluid is removed before opening the mould (4), leaving behind the partially, or completely, hardened casting. Also claimed is the mould.

Description

Bei der Herstellung von Metallgußteilen in einer Dauerform werden nach Möglichkeit alle Gußteilhohlräume durch die Stahlform und bewegliche Stahlkerne erzeugt. Nicht entformbare Stellen wie Hinterschneidungen oder andere innere Hohlräume können bisher beim Druckgießen nicht vorgesehen werden, wenn von Sonderfällen wie der Verwendung von Losteilen abgesehen wird.When manufacturing metal castings in a permanent mold, if possible, all Casting cavities created by the steel mold and movable steel cores. Not De-moldable areas such as undercuts or other internal cavities have so far been possible not be provided in die casting if of special cases such as use apart from loose parts.

Die Verwendung von Keramik- und Salzkernen wurde in der Vergangenheit immer wieder erprobt, konnte sich aber aus technologischen und wirtschaftlichen Gründen nicht durchsetzen.The use of ceramic and salt cores has been repeated in the past tried, but could not for technological and economic reasons push through.

Im Kunststoff-Spritzguß werden neuerdings zur Herstellung von Ansaugrohren zur Erzeugung innerer Hohlräume verlorene Kerne verwendet, die nachträglich in einem aufwendigen, gesonderten Arbeitsschritt aus dem Kunststoffteil ausgeschmolzen werden.Plastic injection molding has recently become used for the production of intake pipes Generation of internal cavities uses lost nuclei that are subsequently added in one complex, separate work step can be melted out of the plastic part.

Beim Metalldruckguß scheitert die Verwendung eines nachträglich auszuschmelzenden Metallkernes daran, daß das Gußteil zur Ausschmelzung des Kernes auf eine so hohe Temperatur zu erwärmen ist, daß es durch Aufblähung und Verwerfung infolge der im Gußteilgefüge eingeschlossenen, unter hohem Druck befindlichen Luftporen und der sich lösenden Eigenspannungen unbrauchbar wird. Eine induktive Ausschmelzung, mit der bei Kunststoff die Bauteilerwärmung weitgehend vermieden wird, erbringt bei den Metall- Gußteilen aus naheliegenden Gründen keine Vorteile. Versuche haben außerdem ergeben, daß eine solche Ausschmelzung wegen örtlicher Anklebungen zwischen einem solchen Metallkern und dem Gußteil kaum vollständig ausgeführt werden kann und deshalb Kernrückstände im Gußteil verbleiben.In the case of metal die casting, the use of a subsequently melted out fails Metal core that the casting for melting the core to such a high The temperature to be warmed is that it is caused by bloating and warping in the Cast air structure enclosed, under high pressure air pores and the releasing residual stresses becomes unusable. An inductive melting with which Plastic, which largely avoids component heating, results in metal Castings have no advantages for obvious reasons. Tests have also shown that such a meltdown due to local adhesions between such Metal core and the casting can hardly be completely executed and therefore Core residues remain in the casting.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Ergänzung zu P 195 07 157.3- 24 ein Verfahren bzw. eine Form zu schaffen, bei dem bzw. der die Erzeugung von großvolumigen Hohlräumen in Metall- oder Kunststoffgußteilen in wirtschaftlich und technologisch vorteilhafter Weise möglich ist.The present invention is based on the object, in addition to P 195 07 157.3- 24 to create a method or a form in which the generation of large-volume cavities in metal or plastic castings in economical and is technologically advantageous possible.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 bzw. eine Form mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 17 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Weiterentwicklung des Verfahrens bzw. der Form. According to the invention, the object is achieved by a method having the features of main claim 1 or a form having the features of main claim 17 . The features of the subclaims serve the further development of the method or the form.

Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren wird der Hohlraum durch einen unterhalb der Erstarrungstemperatur des Gußteils ausschmelzbaren hohlen Kern erzeugt, welcher durch ein in den Kernhohlraum eingegossenes flüssiges Material, vorzugsweise Kernmaterial, sowie durch die vom erstarrenden und abkühlenden Gußteil abgegebene Wärme vollständig aufgeschmolzen und im verflüssigten Zustand "in situ", d. h. noch während des Gießtaktes bei geschlossener Form aus dem genügend erstarrten Gußteil entfernt wird.In the method according to the invention, the cavity is closed by a below the Solidification temperature of the castable meltable hollow core generated by a liquid material poured into the core cavity, preferably core material, and completely by the heat given off by the solidifying and cooling casting melted and liquefied "in situ", d. H. still during the pouring cycle is removed from the sufficiently solidified casting when the mold is closed.

Hierzu werden der zeitliche Ablauf und der Wärmehaushalt der Form, des Gußstückes, des Kernes und des flüssig ins Kerninnere zugeführten Materiales so bemessen, daß nach ausreichender Gußteilerstarrung, jedoch noch vor Abkühlung des Gußteils auf die Schmelztemperatur des Kernes, letzterer durch die vom eingegossenen, flüssigen Kernmaterial zugeführte und zusätzlich vom erstarrenden und abkühlenden Gußstück aufgenommene Wärme vollständig aufgeschmolzen ist. In diesem vollständig verflüssigten Zustand wird der Kern bei noch geschlossener Form aus dem Gußstück entfernt, indem die Kernschmelze durch einen oder mehrere geeignete Kanäle aus dem Formbereich durch die Rückwand der Form hindurch in ein Gefaß oder einen Auffangbehälter oder eine Schmelzerinne transportiert wird.For this purpose, the timing and the heat balance of the mold, the casting, the Dimension the core and the material fed into the core in such a way that after sufficient casting solidification, but before the casting cools down to Melting temperature of the core, the latter by the poured, liquid Core material supplied and additionally from the solidifying and cooling casting absorbed heat has melted completely. In this completely liquefied With the mold still closed, the core is removed from the casting by the Meltdown through one or more suitable channels from the molding area through the Back wall of the form into a vessel or a container or a Melt channel is transported.

Dies kann durch natürliche Schwerkrafteinwirkung entsprechend Anspruch 3, durch Absaugen über eine Vakuum- oder Unterdruckleitung entsprechend Anspruch 4, durch Auspressen mittels Gasdruckbeaufschlagung entsprechend Anspruch 5, durch eine Kombination von Absaugen und Auspressen entsprechend Anspruch 6 oder durch ein mechanisches Ausdrücken entsprechend Anspruch 7 erfolgen.This can by natural gravity according to claim 3, by Aspiration through a vacuum or vacuum line according to claim 4, by Squeezing by means of gas pressure according to claim 5, by a Combination of suction and squeezing according to claim 6 or by a mechanical expressions take place according to claim 7.

Für das Kernmaterial gelten die in P 195 07 157.3-24 detailliert gemachten Ausführungen. So ist für Aluminium- und Magnesiumdruckguß die Verwendung eines Zinkwerkstoffes oder einer Zinklegierung als Kernmaterial mit einem Schmelzpunkt zwischen 300°C und 450°C entsprechend Anspruch 9 besonders vorteilhaft. Die Vorteile einer Zinklegierung liegen in der begrenzten Löslichkeit für Aluminium, vor allem unterhalb von 450°C, in der guten Verträglichkeit der Schmelze gegenüber Stahl und Gußeisen, in dem hervorragenden Gieß- und Formfüllungsvermögen, in der ausgezeichneten Fließfähigkeit bereits bei Temperaturen dicht oberhalb des Schmelzpunktes und in der hohen Festigkeit.The details detailed in P 195 07 157.3-24 apply to the core material. So is the use of a zinc material for aluminum and magnesium die casting or a zinc alloy as core material with a melting point between 300 ° C and 450 ° C according to claim 9 is particularly advantageous. The advantages of a zinc alloy are in the limited solubility for aluminum, especially below 450 ° C, in the good compatibility of the melt with steel and cast iron, in the excellent Casting and mold filling capacity, already in the excellent flowability Temperatures just above the melting point and in high strength.

Für Kunststoffgußteile einerseits und Metallgußteile aus niedriger schmelzenden Gußwerkstoffen andererseits können Kerne aus Legierungen der Metalle Zinn, Blei, Antimon und Cadmium verwendet werden, deren Schmelzpunkte (Liquidustemperaturen) je nach Legierungszusammensetzung von 60°C bis über 300°C reichen.For plastic castings on the one hand and metal castings from lower melting Cast materials, on the other hand, can have cores made from alloys of the metals tin, lead, Antimony and cadmium are used, their melting points (liquidus temperatures) each range from 60 ° C to over 300 ° C depending on the alloy composition.

Der Kern selbst kann entsprechend den Ansprüchen 15 oder 16 vorteilhafterweise in einem Dauerformverfahren hergestellt werden. Für die Zinklegierungen und für die niedriger schmelzenden Legierungen wird hierfür bei größerer Stückzahl oder komplizierter Geometrie oder aus wirtschaftlichen Gründen am besten das Warmkammer- Druckgießverfahren verwendet, während sich für die Herstellung von dickwandigen Kernen oder den erfindungsgemäßen Hohlkernen auch das Schwerkraft- oder Niederdruck- Kokillengießverfahren anbietet. Beim Schwerkraftkokillengießen kann entsprechend Anspruch 16 besonders vorteilhaft eine Kippgießtechnik verwendet werden, da hierdurch besonders einfach Hohlkerne herstellbar sind.The core itself can advantageously in one according to claims 15 or 16 Permanent molding processes are produced. For the zinc alloys and for the lower ones Melting alloys are used for larger quantities or more complicated Geometry or, for economic reasons, preferably the warm chamber Die casting is used while producing thick-walled cores or the hollow cores according to the invention also gravity or low pressure Chill casting process offers. With gravity die casting can accordingly Claim 16 a tilt casting technique can be used particularly advantageously because of this Hollow cores are particularly easy to produce.

Entsprechend Anspruch 10 kann der Kern eine Oberflächenbeschichtung erhalten, um gegebenenfalls eine Reaktion mit dem Material des erstarrenden Gußstückes sowie ein stellenweises Ankleben zu unterbinden. Die Trennschicht sollte so gut haften, daß sie beim Eingießen der Schmelze, was beispielsweise beim Druckgießen mit hoher Geschwindigkeit erfolgt, nicht abgetragen, abgerieben oder abgeschält wird. Die Trennschicht sollte weiterhin so beschaffen sein, daß sie eine Benetzung des Kernes durch die Schmelze des Gußstückes einerseits und eine Benetzung des erstarrten Gußstücks durch die Schmelze des Kernes andererseits verhindert. Besonders wirksam sind Kohlenstoffschichten (Ruß, Graphit u. a.), keramische Dünnschichten und Dünnschichten aus hochschmelzenden Metallen.According to claim 10, the core can be given a surface coating to optionally a reaction with the material of the solidifying casting and a to prevent sticking in places. The separating layer should adhere so well that when Pouring the melt, for example when high pressure die casting done, not removed, rubbed off or peeled off. The interface should continue to be such that they wet the core with the melt of the Casting on the one hand and wetting of the solidified casting by the melt of the Kernes on the other hand prevented. Carbon layers (carbon black, graphite u. a.), ceramic thin layers and thin layers of refractory metals.

Einzelne Kerne können nach Anspruch 11 auch durch eine Fügetechnik wie Löten oder Schweißen fest miteinander verbunden und als ein Kerngebilde in die Gießform eingesetzt werden.Individual cores can also according to claim 11 by a joining technique such as soldering or Welding firmly connected and inserted as a core structure in the mold will.

Der Kern muß in der Gießform so positioniert werden, daß er durch die Wucht der eingegossenen Schmelze nicht verschoben oder gar beschädigt wird. Es sollte von vornherein darauf geachtet werden, daß die Einströmrichtung möglichst längs zum Kern verläuft. Entsprechend Anspruch 12 kann eine zusätzliche Fixierung des Kernes durch Schieber-Haltestifte (vorhandene Auswerferstifte oder zusätzliche Schieberstifte) erfolgen, wobei diese unmittelbar nach der Formfüllung auf die Formkontur bzw. die Außenkontur des Gußteiles bündig zurückgefahren werden, so daß der zurückbleibende Hohlraum z. B. durch den beim Druckgießen noch vorhandenen Nachdruck auf die Gußteilschmelze sofort und ohne Fehlererscheinungen durch schmelzflüssiges Metall des Gußstückmaterials ausgefüllt wird, wobei zu diesem Zeitpunkt noch keine Verflüssigung des Kernes eingetreten sein sollte.The core must be positioned in the mold in such a way that the force of the poured melt is not shifted or damaged. It should be from Be sure that the inflow direction is as long as possible to the core runs. According to claim 12, an additional fixation of the core by Slide retaining pins (existing ejector pins or additional slide pins) are made, this immediately after filling the mold onto the mold contour or the outer contour of the casting are flush retracted so that the remaining cavity z. B. immediately due to the pressure on the casting melt that is still present during die casting and without flaws due to molten metal of the casting material is filled out, at this point in time no liquefaction of the core should have occurred.

Der Eingießzeitpunkt des flüssigen Kernmateriales kann zeitgleich mit dem Eingießen des Gußstückmateriales erfolgen oder auch kurz davor oder zu einem geeigneten Zeitpunkt danach.The pouring point of the liquid core material can coincide with the pouring of the Casting material take place or shortly before or at a suitable time after that.

Bei Anwendung des Verfahrens im Kokillenguß oder Sandguß kann es entsprechend den Ansprüchen 13 oder 14 vorteilhaft sein, den Kern an seinen Enden oder anderen Stellen in Sandformteile einzubetten und so in die Form einzulegen.When using the process in gravity die casting or sand casting, it can correspond to the Claims 13 or 14 may be advantageous in in the core at its ends or other locations Embed sand moldings and insert them into the mold.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das technologisch und wirtschaftlich sehr leistungsfähige Dauerformverfahren, insbesondere das Druckgießverfahren, Bauteilen zugänglich gemacht wird, die einen schwer oder nicht entformbaren Hohlraum aufweisen wie beispielsweise Zylinderkurbelgehäuse (vor allem in Closed-Deck-Konstruktion), wassergekühlte Zylinderköpfe, ölgekühlte Kolben, Hohlkörper- Fahrwerksteile und Ansaugrohre. Gegenüber den bisher verwendeten Herstellverfahren liegen die Fertigungskosten in dem neuen Verfahren um bis zu 50% niedriger. Auch werden durch das neue Verfahren konstruktive Gestaltungen von Gußteilen ermöglicht, die mit den bisher bekannten Verfahren technisch oder wirtschaftlich nicht durchführbar sind. Das Verfahren kann auch zur Herstellung von Gußteilen in verlorenen Formen vorteilhaft verwendet werden.An advantage of the method according to the invention is that it is technologically and economically very efficient permanent molding process, especially that Die casting process, components is made accessible, which is difficult or not have demoldable cavities such as cylinder crankcases (especially in Closed-deck construction), water-cooled cylinder heads, oil-cooled pistons, hollow body Chassis parts and intake pipes. Compared to the manufacturing processes used so far the manufacturing costs in the new process are up to 50% lower. Be too The new process enables constructive designs of castings that match the previously known methods are not technically or economically feasible. The Process can also be advantageous for making castings in lost molds be used.

Im folgenden wird die Erfindung im Verfahrensablauf für ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen (Fig. 1 und Fig. 2) näher erläutert.In the following the invention will be in the process sequence for a particularly advantageous embodiment of the drawings, reference (Fig. 1 and Fig. 2) explained in more detail.

Der Kern 2 wird zunächst in einem gesonderten Gießprozeß auf einer Warmkammerdruckgießmaschine gefertigt und mit einer Oberflächenbeschichtung versehen. Nach dem Einlegen in die Form 4 einer horizontalen Kaltkammerdruckgießmaschine und dem Schließen der Form wird der Kern zusätzlich durch Schieber-Haltestifte 5 fixiert.The core 2 is first manufactured in a separate casting process on a hot chamber die casting machine and provided with a surface coating. After placing it in the mold 4 of a horizontal cold chamber die casting machine and closing the mold, the core is additionally fixed by slide holding pins 5 .

Kurz vor dem Einschuß der Gußteil-Schmelze oder zeitgleich mit dem Einschuß oder kurz danach wird der Hohlraum 3 des Kernes über eine oder mehrere separate Gießdüsen 8 mit flüssigem Kernmaterial 7 gefüllt. Sofort nach dem Einschuß der Gußteil-Schmelze werden die Schieber-Haltestifte 5 zurückgefahren und der spezifische Nachdruck durch den Gießkolben mit einem Druck zwischen 200 und 2000 bar speist das Gußteil dicht. Sofort nach Formfüllung erwärmt sich der Kern 2 rasch durch die sich abkühlende und erstarrende Schmelze sowie die Innenbefüllung des Kernhohlraumes mit flüssigem Kernmaterial bis auf seine Schmelztemperatur und verharrt bei dieser Temperatur bzw. in dem Temperaturintervall des Erschmelzungsbereiches bis zur vollständigen Verflüssigung und wird danach noch weiter erwärmt, während das erstarrende Gußteil nach der Durcherstarrung weiter abkühlt, so daß sich die Temperaturen von Gußstück 9 und Kern 2 irgendwann treffen.Shortly before the casting of the cast part melt or simultaneously with the shot or shortly thereafter, the cavity 3 of the core is filled with liquid core material 7 via one or more separate casting nozzles 8 . Immediately after the casting of the casting melt, the slide holding pins 5 are retracted and the specific holding pressure through the casting piston with a pressure between 200 and 2000 bar feeds the casting tightly. Immediately after the mold has been filled, the core 2 heats up rapidly through the cooling and solidifying melt and the inner filling of the core cavity with liquid core material up to its melting temperature and remains at this temperature or in the temperature interval of the melting range until complete liquefaction and is then further heated , while the solidifying casting continues to cool down after solidification, so that the temperatures of the casting 9 and the core 2 meet at some point.

Die wärmetechnische Auslegung ist so vorgenommen, daß dieser Temperaturtreffpunkt genügend oberhalb des Liquiduspunktes des Kernmaterials liegt. Andererseits ist gewährleistet, daß sich um den Kern herum eine erstarrte Aluminiumschicht genügender Dicke befindet.The thermal design is made so that this temperature meeting point is sufficiently above the liquidus point of the core material. On the other hand ensures that a solidified aluminum layer is sufficient around the core Thickness is located.

Ist das Gußstück nun vollständig oder in einem für die Entfernung der Kernschmelze ausreichenden Maße durcherstarrt und das Kernmaterial vollständig aufgeschmolzen, so erfolgt die Entfernung des flüssigen Kernmateriales am besten durch Absaugen über die zu Beginn zum Befüllen benutzte Gießdüse und den Abtransport über einen beheizten Kanal durch die Rückwand der Form hindurch in ein Aufnahmegefäß oder eine Transportrinne. Das Kernmaterial wird im Kreislauf nun wieder der Warmkammermaschine zur Kernherstellung zugeführt. Im Bereich der restlichen Kernmarken wird durch einen Ausstoßer 6 gegebenenfalls mechanisch nachgedrückt.If the casting has solidified completely or to an extent sufficient for the removal of the meltdown and the core material has melted completely, the removal of the liquid core material is best carried out by suction through the casting nozzle initially used for filling and the removal via a heated channel through the Back wall of the mold into a receptacle or a transport trough. The core material is now fed back into the hot chamber machine for core production. In the area of the remaining core marks, an ejector 6 is used to mechanically press in if necessary.

Nach genügender weiterer Abkühlung wird die Form geöffnet und das Gußteil entnommen. Im Absaugkanal der Kernschmelze werden eventuelle Metallreste durch einen Ausstoßerstift ausgestoßen. Nun schließt sich der nächste Gießzyklus an. After sufficient further cooling, the mold is opened and the casting is removed. Any metal residues are removed by a Ejector pin ejected. Now the next casting cycle follows.

Bei der erfindungsgemäßen Form wird entsprechend Anspruch 17 der Hohlraum durch einen unterhalb der Erstarrungstemperatur des Gußteils ausschmelzbaren hohlen Kern erzeugt, welcher durch ein in den Kernhohlraum eingegossenes flüssiges Material, vorzugsweise Kernmaterial, sowie durch die vom erstarrenden und abkühlenden Gußteil abgegebene Wärme vollständig aufgeschmolzen und im verflüssigten Zustand "in situ", d. h. noch während des Gießtaktes bei geschlossener Form aus dem genügend erstarrten Gußteil entfernt wird.In the form according to the invention, the cavity is through a hollow core meltable below the solidification temperature of the casting generated by a liquid material poured into the core cavity, preferably core material, as well as by the solidifying and cooling casting emitted heat completely melted and in the liquefied state "in situ", d. H. still during the casting cycle with the mold closed from the sufficiently solidified casting Will get removed.

Hierzu werden der zeitliche Ablauf und der Wärmehaushalt der Form, des Gußstückes, des Kernes und des flüssig ins Kerninnere zugeführten Materiales so bemessen, daß nach ausreichender Gußteilerstarrung, jedoch noch vor Abkühlung des Gußteils auf die Schmelztemperatur des Kernes, letzterer durch die vom eingegossenen, flüssigen Kernmaterial zugeführte und zusätzlich vom erstarrenden und abkühlenden Gußstück aufgenommene Wärme vollständig aufgeschmolzen ist. In diesem vollständig verflüssigten Zustand wird der Kern bei noch geschlossener Form aus dem Gußstück entfernt, indem die Kernschmelze durch einen oder mehrere geeignete Kanäle aus dem Formbereich durch die Rückwand der Form hindurch in ein Gefäß oder einen Auffangbehalter oder eine Schmelzerinne transportiert wird.For this purpose, the timing and the heat balance of the mold, the casting, the Dimension the core and the material fed into the core in such a way that after sufficient casting solidification, but before the casting cools down to Melting temperature of the core, the latter by the poured, liquid Core material supplied and additionally from the solidifying and cooling casting absorbed heat has melted completely. In this completely liquefied With the mold still closed, the core is removed from the casting by the Meltdown through one or more suitable channels from the molding area through the Rear wall of the mold into a vessel or a collecting container or Melt channel is transported.

Dies kann durch natürliche Schwerkrafteinwirkung entsprechend Anspruch 19, durch Absaugen über eine Vakuum- oder Unterdruckleitung entsprechend Anspruch 20, durch Auspressen mittels Gasdruckbeaufschlagung entsprechend Anspruch 21, durch eine Kombination von Absaugen und Auspressen entsprechend Anspruch 22 oder durch ein mechanisches Ausdrücken entsprechend Anspruch 23 erfolgen.This can by natural gravity according to claim 19, by Suction through a vacuum or vacuum line according to claim 20, by Squeezing by means of gas pressure according to claim 21, by a Combination of suction and squeezing according to claim 22 or by a mechanical expressions take place according to claim 23.

Für das Kernmaterial gelten die in P 195 07 157.3-24 detailliert gemachten Ausführungen. So ist für Aluminium- und Magnesiumdruckguß die Verwendung eines Zinkwerkstoffes oder einer Zinklegierung als Kernmaterial mit einem Schmelzpunkt zwischen 300C° und 450°C entsprechend Anspruch 25 besonders vorteilhaft. Die Vorteile einer Zinklegierung liegen in der begrenzten Löslichkeit für Aluminium, vor allem unterhalb von 450°C, in der guten Verträglichkeit der Schmelze gegenüber Stahl und Gußeisen, in dem hervorragenden Gieß- und Formfüllungsvermögen, in der ausgezeichneten Fließfähigkeit bereits bei Temperaturen dicht oberhalb des Schmelzpunktes und in der hohen Festigkeit.The details detailed in P 195 07 157.3-24 apply to the core material Executions. So for aluminum and magnesium die casting is the use of a Zinc material or a zinc alloy as the core material with a melting point between 300C ° and 450 ° C according to claim 25 particularly advantageous. The advantages Zinc alloys have limited solubility for aluminum, especially below of 450 ° C, in the good compatibility of the melt with steel and cast iron, in the excellent casting and mold filling capacity, in the excellent Flowability already at temperatures just above the melting point and in the high strength.

Der Kern selbst kann entsprechend den Ansprüchen 31 oder 32 vorteilhafterweise in einem Dauerformverfahren hergestellt werden. Für die Zinklegierungen und für die niedriger schmelzenden Legierungen wird hierfür bei größerer Stückzahl oder komplizierter Geometrie oder aus wirtschaftlichen Gründen am besten das Warmkammer- Druckgießverfahren verwendet, während sich für die Herstellung von dickwandigen Kernen oder den erfindungsgemäßen Hohlkernen auch das Schwerkraft- oder Niederdruck- Kokillengießverfahren anbietet. Beim Schwerkraftkokillengießen kann entsprechend Anspruch 32 besonders vorteilhaft eine Kippgießtechnik verwendet werden, da hierdurch besonders einfach Hohlkerne herstellbar sind.The core itself can advantageously be in one according to claims 31 or 32 Permanent molding processes are produced. For the zinc alloys and for the lower ones Melting alloys are used for larger quantities or more complicated Geometry or, for economic reasons, preferably the warm chamber Die casting is used while producing thick-walled cores or the hollow cores according to the invention also gravity or low pressure Chill casting process offers. With gravity die casting can accordingly Claim 32 a tilt casting technique can be used particularly advantageously because of this Hollow cores are particularly easy to produce.

Entsprechend Anspruch 26 kann der Kern eine Oberflächenbeschichtung erhalten, um gegebenenfalls eine Reaktion mit dem Material des erstarrenden Gußstückes sowie ein stellenweises Ankleben zu unterbinden. Die Trennschicht sollte so gut haften, daß sie beim Eingießen der Schmelze, was beispielsweise beim Druckgießen mit hoher Geschwindigkeit erfolgt, nicht abgetragen, abgerieben oder abgeschält wird. Die Trennschicht sollte weiterhin so beschaffen sein, daß sie eine Benetzung des Kernes durch die Schmelze des Gußstückes einerseits und eine Benetzung des erstarrten Gußstücks durch die Schmelze des Kernes andererseits verhindert. Besonders wirksam sind Kohlenstoffschichten (Ruß, Graphit u. a.), keramische Dünnschichten und Dünnschichten aus hochschmelzenden Metallen.According to claim 26, the core may have a surface coating to optionally a reaction with the material of the solidifying casting and a to prevent sticking in places. The separating layer should adhere so well that when Pouring the melt, for example when high pressure die casting done, not removed, rubbed off or peeled off. The interface should continue to be such that they wet the core with the melt of the Casting on the one hand and wetting of the solidified casting by the melt of the Kernes on the other hand prevented. Carbon layers (carbon black, graphite u. a.), ceramic thin layers and thin layers of refractory metals.

Einzelne Kerne können nach Anspruch 27 auch durch eine Fügetechnik wie Löten oder Schweißen fest miteinander verbunden und als ein Kerngebilde in die Gießform eingesetzt werden.Individual cores can also be joined by a joining technique such as soldering or Welding firmly connected and inserted as a core structure in the mold will.

Der Kern muß in der Gießform so positioniert werden, daß er durch die Wucht der eingegossenen Schmelze nicht verschoben oder gar beschädigt wird. Es sollte von vornherein darauf geachtet werden, daß die Einströmrichtung möglichst längs zum Kern verläuft. Entsprechend Anspruch 28 kann eine zusätzliche Fixierung des Kernes durch Schieber-Haltestifte (vorhandene Auswerferstifte oder zusätzliche Schieberstifte) erfolgen, wobei diese unmittelbar nach der Formfüllung auf die Formkontur bzw. die Außenkontur des Gußteiles bündig zurückgefahren werden, so daß der zurückbleibende Hohlraum z. B. durch den beim Druckgießen noch vorhandenen Nachdruck auf die Gußteilschmelze sofort und ohne Fehlererscheinungen durch schmelzflüssiges Metall des Gußstückmaterials ausgefüllt wird, wobei zu diesem Zeitpunkt noch keine Verflüssigung des Kernes eingetreten sein sollte.The core must be positioned in the mold in such a way that the force of the poured melt is not shifted or damaged. It should be from Be sure that the inflow direction is as long as possible to the core runs. According to claim 28, an additional fixation of the core by Slide retaining pins (existing ejector pins or additional slide pins) are made, this immediately after filling the mold onto the mold contour or the outer contour of the casting are flush retracted so that the remaining cavity z. B. immediately due to the pressure on the casting melt that is still present during die casting and without flaws due to molten metal of the casting material is filled out, at this point in time no liquefaction of the core should have occurred.

Bei Anwendung der Form im Kokillenguß oder Sandguß kann es entsprechend den Ansprüchen 29 oder 30 vorteilhaft sein, den Kern an seinen Enden oder anderen Stellen in Sandformteile einzubetten und so in die Form einzulegen.When using the mold in gravity die casting or sand casting, it can correspond to the Claims 29 or 30 may be advantageous in in the core at its ends or other locations Embed sand moldings and insert them into the mold.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Form besteht darin, daß das technologisch und wirtschaftlich sehr leistungsfähige Dauerformverfahren, insbesondere das Druckgießverfahren, Bauteilen zugänglich gemacht wird, die einen schwer oder nicht entformbaren Hohlraum aufweisen wie beispielsweise Zylinderkurbelgehäuse (vor allem in Closed-Deck-Konstruktion), wassergekühlte Zylinderköpfe, ölgekühlte Kolben, Hohlkörper- Fahrwerksteile und Ansaugrohre. Gegenüber den bisher verwendeten Herstellverfahren liegen die Fertigungskosten in dem neuen Verfahren um bis zu 50% niedriger. Auch werden durch das neue Verfahren konstruktive Gestaltungen von Gußteilen ermöglicht, die mit den bisher bekannten Verfahren technisch oder wirtschaftlich nicht durchführbar sind. Die Form kann auch zur Herstellung von Gußteilen in verlorenen Formen sehr vorteilhaft verwendet werden.An advantage of the form according to the invention is that it is technologically and economically very efficient permanent molding process, especially that Die casting process, components is made accessible, which is difficult or not have demoldable cavities such as cylinder crankcases (especially in Closed-deck construction), water-cooled cylinder heads, oil-cooled pistons, hollow body Chassis parts and intake pipes. Compared to the manufacturing processes used so far the manufacturing costs in the new process are up to 50% lower. Be too The new process enables constructive designs of castings that match the previously known methods are not technically or economically feasible. Form can also be used very advantageously for the production of castings in lost molds will.

Im folgenden wird die Erfindung für ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen (Fig. 1 und Fig. 2) näher erläutert.In the following the invention is of a particularly advantageous embodiment of the drawings, reference (Fig. 1 and Fig. 2) explained in more detail.

Kurz vor dem Einschuß der Gußteil-Schmelze oder zeitgleich mit dem Einschuß oder kurz danach wird der Hohlraum 3 des Kernes über eine oder mehrere separate Gießdüsen 8 mit flüssigem Kernmaterial 7 gefüllt. Sofort nach dem Einschuß der Gußteil-Schmelze werden die Schieber-Haltestifte 4 zurückgefahren und der spezifische Nachdruck durch den Gießkolben mit einem Druck zwischen 200 und 2000 bar speist das Gußteil dicht. Sofort nach Formfüllung erwärmt sich der Kern 2 rasch durch die sich abkühlende und erstarrende Schmelze sowie die Innenbefüllung des Kernhohlraumes mit flüssigem Kernmaterial bis auf seine Schmelztemperatur und verharrt bei dieser Temperatur bzw. in dem Temperaturintervall des Erschmelzungsbereiches bis zur vollständigen Verflüssigung und wird danach noch weiter erwärmt, während das erstarrende Gußteil nach der Durcherstarrung weiter abkühlt, so daß sich die Temperaturen von Gußstück 9 und Kern 2 irgendwann treffen.Shortly before the casting of the cast part melt or simultaneously with the shot or shortly thereafter, the cavity 3 of the core is filled with liquid core material 7 via one or more separate casting nozzles 8 . Immediately after the casting of the casting melt, the slide retaining pins 4 are retracted and the specific holding pressure through the casting piston with a pressure between 200 and 2000 bar feeds the casting tightly. Immediately after the mold has been filled, the core 2 heats up rapidly through the cooling and solidifying melt and the inner filling of the core cavity with liquid core material up to its melting temperature and remains at this temperature or in the temperature interval of the melting range until complete liquefaction and is then further heated , while the solidifying casting continues to cool down after solidification, so that the temperatures of the casting 9 and the core 2 meet at some point.

Ist das Gußstück nun vollständig oder in einem für die Entfernung der Kernschmelze ausreichenden Maße durcherstarrt und das Kernmaterial vollständig aufgeschmolzen, so erfolgt die Entfernung des flüssigen Kernmateriales am besten durch Absaugen über die zu Beginn zum Befüllen benutzte Gießdüse und den Abtransport über einen beheizten Kanal durch die Rückwand der Form hindurch in ein Aufnahmegefäß oder eine Transportrinne. Das Kernmaterial wird im Kreislauf nun wieder der Warmkammermaschine zur Kernherstellung zugeführt. Im Bereich der restlichen Kernmarken wird durch einen Ausstoßer 6 gegebenenfalls mechanisch nachgedrückt. Nach genügender weiterer Abkühlung wird die Form geöffnet und das Gußteil entnommen. Im Absaugkanal der Kernschmelze werden eventuelle Metallreste durch einen Ausstoßerstift ausgestoßen. Nun schließt sich der nächste Gießzyklus an.If the casting has solidified completely or to an extent sufficient for the removal of the meltdown and the core material has melted completely, the removal of the liquid core material is best carried out by suction through the casting nozzle initially used for filling and the removal via a heated channel through the Back wall of the mold into a receptacle or a transport trough. The core material is now fed back into the hot chamber machine for core production. In the area of the remaining core marks, an ejector 6 is used to mechanically press in if necessary. After sufficient further cooling, the mold is opened and the casting is removed. Any metal residues in the meltdown channel are ejected through an ejector pin. Now the next casting cycle follows.

Claims

1. A method for producing large-volume cavities in metal or plastic castings, characterized in that the cavity or cavities are formed by one or more meltable hollow cores and that the core or cores in the course of the solidification and cooling process of the casting by an in the core cavity is poured in liquid material, preferably core material, and completely melted by the heat given off by the solidifying and cooling casting and removed in the liquefied state from the partially or completely solidified casting before the mold is opened.

2. The method according to claim 1, characterized in that the melted core by means of a temperature-controllable channel which is incorporated or inserted into the mold wall is removed from the casting.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the melted core is removed from the casting under the influence of gravity.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the melted core by vacuum or vacuum suction from the casting Will get removed.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the melted core by pressing out of the casting by means of air or gas pressure Will get removed.

6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the melted core by a combination of vacuum or vacuum suction and squeezing is removed from the casting by means of air or gas pressure.

7. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the melted core removed from the casting by a mechanical device becomes.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the Core consists of a metallic material whose melting temperature (Liquidus temperature) below the solidification temperature (solidus temperature) of the Casting lies.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the Core made of one of the known fine tin cast alloys with at least 80% Zn by mass consists.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the Core receives a surface protective layer.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that several cores connected by a joining process such as soldering or welding and then inserted into the mold as a core structure.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the The core is positioned and supported by one or more slider retaining pins Slider retaining pins immediately after the melt has been shot into the mold Outer surface of the casting are retracted and that the volume released is filled by the melted casting material.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the Position the core by embedding the ends of the core or other locations in curing sand moldings takes place.

14. The method according to claim 13, characterized in that the embedding of Kernes in sand moldings in one of the known sand core shooting processes.

15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the Core is produced in a die casting process and the cavity in the core is generated that after solidification of an edge layer in the desired thickness still in Internal melt by a suitable, freed at the right time Opening in the mold can drain or is suctioned off.

16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the Gravity die-cast core manufactured according to a tilting casting principle and the Cavity in the core is created by the fact that after the solidification of the desired Wall thickness of the melt still present by tilting the mold back by up to 180 ° is removed from the inside of the core.

17. mold for creating cavities in metal or plastic castings, characterized in that the cavity or cavities by one or more meltable hollow cores formed and in the course of solidification and Cooling process of the casting by a liquid poured into the core cavity Material, preferably core material, as well as those of the solidifying and cooling Cast heat emitted completely melted and still in the liquefied state removed from the partially or completely solidified casting before opening the mold will.

18. Mold according to claim 17, characterized in that the melted core by means of a temperature-controllable channel which is incorporated or inserted into the mold wall is removed from the casting.

19. Form according to claim 17 or 18, characterized in that the melted core is removed from the casting under the influence of gravity.

20. Form according to one of claims 17 or 18, characterized in that the melted core by vacuum or vacuum suction from the casting Will get removed.

21. Form according to one of claims 17 or 18, characterized in that the melted core by pressing out of the casting by means of air or gas pressure Will get removed.

22. Form according to one of claims 17 or 18, characterized in that the melted core by a combination of vacuum or vacuum suction and squeezing is removed from the casting by means of air or gas pressure.

23. Form according to one of claims 17 or 18, characterized in that the melted core removed from the casting by a mechanical device becomes.

24. Mold according to one of claims 17 to 23, characterized in that the core consists of a metallic material whose melting temperature (liquidus temperature) is below the solidification temperature (solidus temperature) of the casting.

25. Form according to one of claims 17 to 24, characterized in that the core consists of one of the known fine zinc casting alloys with at least 80 mass% Zn.

26. Form according to one of claims 17 to 25, characterized in that the core receives a surface protective layer.

27. Form according to one of claims 17 to 26, characterized in that several Cores are connected to one another using a joining process such as soldering or welding and then inserted into the mold as a core structure.

28. Form according to one of claims 17 to 27, characterized in that the core is positioned and supported by one or more slide retaining pins and the Slider retaining pins immediately after the melt has been shot into the mold Outer surface of the casting are retracted and that the volume released is filled by the melted casting material.

29. Form according to one of claims 17 to 28, characterized in that the Position the core by embedding the ends of the core or other locations in curing sand moldings takes place.

30. Form according to claim 29, characterized in that the embedding of the core in Sand moldings are carried out in one of the known sand core shooting processes.

31. Form according to one of claims 17 to 30, characterized in that the core is produced in a die casting process and the cavity in the core is thereby created will that after solidification of an edge layer in the desired thickness that still inside existing melt through a suitable opening cleared at the right time in the mold can flow off or is suctioned off.

32. Mold according to one of claims 17 to 31, characterized in that the core manufactured in gravity die casting according to a tilting casting principle and the cavity in Core is generated by the fact that after the solidification of the desired wall thickness existing melt by tilting the mold back up to 180 ° from the Inside of the core is removed.