DE19612678A1 - Verfahren zum Herstellen eines Gußstückes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Gußstückes mit einer darin enthaltenen kanalartigen Ausnehmung, gebildet durch ei­ nen in eine Gießform eingelegten und im fertigen Gußstück verbleibenden röhrenförmigen Kern.

Die US-Patentschrift 2,897,556 erläutert in der Beschreibungseinleitung die Möglichkeit, im Gußstück verbleibende Metallröhrchen vorzusehen. Diese bestehen aus einer relativ hoch schmelzenden Legierung und finden insbesondere dann Anwendung, wenn im Gußstück Kanäle oder Bohrungen vorgesehen sein sollen, die ein Längen-/Durchmesserverhältnis von 10 oder noch höher aufweisen. Der auf diesem Stand der Technik aufbauende ei­ gentliche Anmeldungsgegenstand in dieser US-Patentschrift sieht wiederum ein später zu entfernendes Metallröhrchen vor, welches von einer Schutzschicht zum Schutz gegen die heiße Schmelze umgeben ist.

Auch die DE 22 59 845 C2 nimmt in der Beschreibungseinleitung Bezug auf anderweitigen Stand der Technik (DE-AS 11 81 373), in dem Kerne mit um­ hüllenden Wärmeschutzschichten beschrieben sind.

Des weiteren ist durch die US-Patentschrift 2,812,562 bekannt geworden, zur Herstellung von Durchlässen in Gußstücken ein Verbohren des fertigen Gußstückes vorzusehen. Dies ist nachteilig, da bei Graugußkörpern immer mit Gußeinschlüssen gerechnet werden muß, die zu einem Verlaufen oder zu einem Bruch des Bohrers führen können.

Der eingangs erwähnten Vorgehensweise haftet der Nachteil an, daß je nach mechanischer oder thermischer Belastung im Laufe der Zeit das in der Gußform verbleibende Metallröhrchen sich lösen kann.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit auf­ zuzeigen, mit der ein nachträgliches Lösen eines eingelegten röhrenförmigen Kernes mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann.

Die zur Lösung vorgeschlagene erfindungsgemäße Verfahrensweise ist im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben. Durch das gezielte An­ schmelzen des Umfanges des röhrenförmigen Kernes ergibt sich eine metallische Verbindung zwischen Kern- und Gußwerkstoff, die unter allen Betriebsbedingungen den sicheren Halt des Kernes gewährleistet. Die zur Verfahrensdurchführung erforderliche Abstimmung von Gießtemperatur (Schmelzentemperatur), Gießgeschwindigkeit, Werkstoff und Abmessungen (z. B. Wandstärke) des röhrenförmigen Kernes wird vorab mittels geeigneter Versuche zu erfolgen haben.

Übersteigt das Längen-/Durchmesserverhältnis des röhrenförmigen Kernes eine gewisse Größenordnung oder ist eine nur geringe Wandstärke vor­ handen, so ist die Gefahr des Wegschmelzen im Bereich der heißen mittleren Zone bei dickwandigen Gußstücken in besonderer Weise gege­ ben. Um auch hier ein Wegschmelzen zu verhindern und dennoch ein erfin­ dungsgemäßes Anschmelzen sicherstellen zu können, ist die Maßnahme nach Patentanspruch 2 vorgesehen. Für den sicheren Halt des röhrenförmi­ gen Kernes reicht das gezielte Anschmelzen in den jeweiligen Endabschnit­ ten vollkommen aus, während die Schutzschicht im mittleren Bereich eine thermische Abschirmung gegenüber dem hohen Massendurchsatz der heißen Schmelze gewährleistet.

Die Erfindung kann beim Sandgußverfahren, Croninggießverfahren, beim Lost-Foam-Gießen usw. Anwendung finden. Je nach Gießwerkstoff (GGV, GGL, GS, usw.) treten Gießtemperaturen im Bereich von 1400°C auf. Um dabei ein unerwünschtes Verformen oder gar eine vollständige Zerstörung des röhrenförmigen Kernes durch Wegschmelzen zu vermeiden, bedarf es eines Werkstoffes für den röhrenförmigen Kern, dessen Schmelzpunkt in entsprechender Weise an die Gießtemperatur angepaßt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet in besonders vorteilhafter Weise bei der Herstellung von Schmierölbohrungen in Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen Anwendung. Die Bohrungen dienen dabei dem Zweck, Schmieröl an Lagerstellen der Kurbelwelle heranzuführen. Als besonders hervorzuhebende Vorteile seien dabei erwähnt:

• - Sicherer Halt der Schmierölbohrungen bei hoher thermischer Belastung und bei mit hoher Drehzahl rotierender Kurbelwelle.
• - Erhöhte Torsionsfestigkeit der Kurbelwelle durch Vergrößerung des tra­ genden Querschnittes und Verbesserung des Kerbfaktors.
• - Problemlose Bearbeitbarkeit der Haupt- und Hublager (Schleifen, Drehräumen, Wirbeln, usw.), da der Werkstoff des röhrenförmigen Kernes eine solche mechanische Bearbeitung ohne weiteres zuläßt und die weiter innen liegende Schutzschicht (Anspruch 3) aus meist keramischem Werkstoff vom Bearbeitungswerkzeug nicht erreicht wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt in einer Schnittdarstellung abschnittsweise ein Gießformmodell 1 einer Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine. Benachbart zur einem Hauptlager 2 ist ein Hublager 3 angeordnet, welches von Schwungmassen 4, 5 eingefaßt ist.

In das Gießformmodell 1, welches z. B. aus einem beim Gießen verbrennenden oder vergasenden Material besteht, ist ein zwischen Hauptlager 2 und Hublager 3 verlaufendes und aus deren Oberflächen her­ ausragendes Metallröhrchen 6 eingelegt, dessen beide Enden 7, 8 sich bis in den Formsand 9 hinein erstrecken und sich dort abstützen. Die Enden 7, 8 sind geschlossen (z. B. mittels Stempel oder dergleichen zugedrückt), so daß während des Gießens in jedem Fall verhindert wird, daß Schmelze in das Metallröhrchen 6 hineingelangt. Die über die Lagerflächen von Haupt- und Hublager 2, 3 hinausragenden Enden 7, 8 werden nach Abkühlen des Gußstückes und nach dem Entformungsvorgang mittels mechanischer Bearbeitung abgetragen.

Das Metallröhrchen 6 ist im mittleren Bereich, also in der durch hohen Massendurchsatz der Schmelze gekennzeichneten "heißen Zone" mit einer Schutzschicht 10 versehen. Für diese bieten sich eine Reihe von Alternati­ ven an, nämlich:

• - Mineralische Schlichte,
• - Metallische Beschichtungen sowie deren Kabide, Nitride und Oxide (z. B. PVD/CVD, Flammspritzen),
• - Nitrieren des Metallröhrchens 6 in diesem mittleren Bereich und
• - Plasma-chemische Beschichtungen (z. b. Kepla-Coat) auf aluminierte oder magnesiumbeschichtete Metallröhrchen 6.

Darüberhinaus ist denkbar, die Schutzschicht 10 je nach dem Grad der thermischen Belastung über ihre Länge unterschiedlich dick auszuführen.

Im Bereich der ungeschützten Endabschnitte 11, 12 findet dann beim Gießvorgang das für den sicheren Halt des Metallröhrchens 6 verantwortliche gezielte Anschmelzen statt. In bei der Anmelderin durchgeführten Versuchen hat sich gezeigt, daß bei einer Gießtemperatur von ca. 1400°C und bei einem in der "heißen Zone" durch eine Schutzschicht 10 abgeschirmten Metallröhrchen 6 für dieses ein Stahl St30 gewählt werden kann.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen eines Gußstückes mit einer darin enthaltenen kanalartigen Ausnehmung, gebildet durch einen in ein Gießformmodell eingelegten und im fertigen Gußstück verbleibenden röhrenförmigen Kern, dadurch gekennzeichnet, daß während des Gießvorganges ein Anschmelzen des Umfanges des röhrenförmigen Kernes (6) zur Herstellung einer metallischen Verbindung zwischen Kern- und Gußwerkstoff erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das An­ schmelzen über die Länge des röhrenförmigen Kernes (6) nur abschnitts­ weise, insbesondere an den Endabschnitten (11, 12), erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der röhren­ förmige Kern (6) in den Bereichen, wo kein gezieltes Anschmelzen erfolgen soll, von einer Schutzschicht (10) umgeben ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutz­ schicht (10) je nach dem Grad der thermischen Belastung des röhrenför­ migen Kernes (6) über ihre Länge unterschiedlich dick ausgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Gießformmodell (1) herausragende und in den Formsand (9) sich hineinerstreckende und dort abstützende Enden (7, 8) des röhrenförmigen Kernes (6) geschlossen werden und daß die Enden (7, 8) nach Abkühlung des Gußstückes und nach dem Entformungsvorgang mittels mechanischer Bearbeitung abgetragen werden.