DE19941316A1 - Casting mold used in the production of engine blocks comprises a longitudinal cooling body for locally deviating heat from the cast material. - Google Patents
Casting mold used in the production of engine blocks comprises a longitudinal cooling body for locally deviating heat from the cast material.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Gießform für die Herstellung eines Motorblocks mit einem Kühlkör per zur lokalen Ableitung von Wärme aus dem Gußmaterial sowie ein Gießverfahren unter Verwendung eines solchen Kühlkörpers.The invention relates to a casting mold for the production of an engine block with a heat sink for the local dissipation of heat from the casting material and a casting process under Use of such a heat sink.
Im Zusammenhang mit dem Gießen von Motorblöcken aus Aluminium ist es bekannt, inner halb der Gießform als Kühlkörper Metallteile anzuordnen, die lokal für eine verstärkte Wär meableitung aus dem Gußmaterial und dadurch für eine erhöhte Festigkeit des erstarrten Aluminiums an gewünschten Stellen im Motorblock sorgen. Entsprechend der Anzahl dieser Stellen werden mehrere solcher Kühlkörper in die Gießform eingesetzt.In connection with the casting of engine blocks from aluminum, it is known internally Arrange half of the mold as a heat sink metal parts that locally for increased heat Derivation from the cast material and thereby for increased strength of the solidified Ensure aluminum at the desired locations in the engine block. According to the number of these Places several such heat sinks are inserted into the mold.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Gießform der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die sich mit geringerem Aufwand als die bekannten derartigen Gießformen herstellen läßt.The present invention has for its object a new mold of the beginning to create mentioned type, which can be done with less effort than the known ones Casting molds can be made.
Die diese Aufgabe lösende Gießform nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper länglich ausgebildet ist und sich in seiner Längsausdehnung entlang der Achse des durch die Gießform zu bildenden Kurbelgehäuses des Motorblocks erstreckt.The casting mold according to the invention solving this problem is characterized in that the heat sink is elongated and in its longitudinal extent along the Axis of the crankcase of the engine block to be formed by the mold extends.
Durch diese Erfindungslösung ist es möglich, mit Hilfe eines einzigen Kühlkörpers an mehreren interessierenden Stellen im zu gießenden Motorblock, nämlich im Bereich der Lagerstege des Kurbelgehäuses, eine gezielte Verfestigung des Gußmaterials zu erreichen.This solution of the invention makes it possible to use a single heat sink on several points of interest in the engine block to be cast, namely in the area of the bearing webs of the crankcase to achieve a targeted solidification of the casting material.
Vorteilhaft bildet der Kühlkörper, der als durchgehende Schiene aus einem einzigen Mate rialstück und insbesondere durch einen Stranggußbolzen gebildet sein kann, Wandab schnitte des Formhohlraums der Gießform, so daß ein die Wärmeableitung fördernder unmit telbarer Kontakt zwischen Gußmaterial und Kühlkörper besteht. Vorzugsweise begrenzen die Wandabschnitte zur Bildung der Lagerstege des Kurbelgehäuses vorgesehenen Teile des Formhohlraums, wobei der Kühlkörper insbesondere Formhohlraumwandabschnitte für die die Lagersitze enthaltenden Randoberflächen der Lagerstege bildet.The heat sink, which is a continuous rail made of a single mate, is advantageous rialstück and in particular can be formed by a cast bolt, Wandab cuts the mold cavity of the casting mold so that a heat dissipating promotes There is direct contact between the casting material and the heat sink. Preferably limit the Wall sections for forming the bearing webs of the crankcase provided parts of the Mold cavity, the heat sink in particular mold cavity wall sections for the forms the edge surfaces of the bearing webs containing the bearing seats.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist der Kühlkörper die genannten Formhohlraumwandabschnitte bildende Rillen auf. In dieser Ausführungsform umgreift der Kühlkörper den freien Rand der zu bildenden Lagerstege, so daß eine besonders intensive Abkühlung des Gußmaterials in diesem Bereich der Gießform erzielt wird.In a special embodiment of the invention, the heat sink has the mentioned Grooves forming mold cavity wall portions. In this embodiment, the Heat sink the free edge of the bearing webs to be formed, so that a particularly intense Cooling of the casting material is achieved in this area of the casting mold.
Der Kühlkörper kann aus einem Material mit einer gegenüber dem umliegenden Gießform material, z. B. Formsand, erhöhten Wärmeleitfähigkeit gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich lassen sich Einrichtungen zur Ableitung von Wärme aus dem Kühlkörper vorsehen.The heat sink can be made of a material with a mold opposite the surrounding one material, e.g. B. molding sand, increased thermal conductivity. Alternatively or additionally devices can be provided for dissipating heat from the heat sink.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Kühlkörper, der in seiner einfachsten Ausführungsform als runder Vollzylinder ausgebildet ist, aus dem zur Verarbeitung in der Gießform vorgesehenen Material. Vorteilhaft kann die die Gießform verwendende Gießerei ihr Gußmaterial dann ganz oder teilweise in Form solcher, nach Verwendung in der Gießform einschmelzbarer Kühlkörper beziehen, deren Herstellungsauf wand im Stranggußverfahren kaum höher als der Aufwand für die ansonsten an die Gießerei zu liefernden Masseln ist. Entsprechend gering ist der Zusatzaufwand für die Bereitstellung der Kühlkörper, die mit der Lieferung des Gußmaterials ganz oder teilweise in Form der Kühlkörper anstelle von Masseln ohne weiteres Zutun anfallen.In a particularly preferred embodiment of the invention, the heat sink, which is designed in its simplest embodiment as a round solid cylinder, from which to Processing in the mold provided material. The mold can be advantageous foundry using their casting material then in whole or in part in the form of such Use heat-fusible heat sinks in the mold, the manufacture of which in the continuous casting process was hardly higher than the effort otherwise required for the foundry is to be delivered. The additional effort for the provision of the is correspondingly low Heat sinks that are provided with the delivery of the casting material in whole or in part in the form of Heat sink instead of ingots are incurred without further action.
In einer Ausführungsform, in welcher der Kühlkörper stirnseitig auf gegenüberliegenden Sei ten der Gießform offenliegt und insbesondere aus der Gießform herausragt, können die Ein richtungen zur Wärmeableitung einen sich durch den Kühlkörper erstreckenden Kanal für eine Kühlflüssigkeit umfassen, die durch an den Stirnseiten des Kühlkörpers vorgesehene Anschlüsse in den Kühlkörper hinein bzw. aus dem Kühlkörper herausfließt. Andererseits könnte wenigstens an einem der Enden des Kühlkörpers ein Kühlblock mit einer hohen Wär mekapazität angebracht sein.In one embodiment, in which the heat sink faces the opposite side The mold can be exposed and especially protrudes from the mold directions for heat dissipation extending through the heat sink channel for comprise a cooling liquid, which is provided on the end faces of the cooling body Connections into the heat sink or flows out of the heat sink. On the other hand could at least at one of the ends of the heat sink a cooling block with a high heat Mekapacity be appropriate.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist durch den Kühlkörper ein zum Zusammenhalt der Gießform beitragender Sitz gebildet. Beim Aufbau der Gießform erleich tert ein solcher Sitz die positionsgenaue Zusammensetzung der die Gießform bildenden Teile.In a further advantageous embodiment of the invention, a heat sink is used for Cohesion of the mold contributing seat is formed. Facilitate when building the mold Such a seat tends the precise composition of the parts forming the mold.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen: The invention will now be based on exemplary embodiments and the enclosed these exemplary drawings are explained in more detail. Show it:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Gießform mit einem Kühl körper, Fig. 1 shows a first embodiment of an inventive mold with a cooling body,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Gießform mit einem Kühl körper, Fig. A second embodiment of an inventive mold with a heat sink 2,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt der Gießform von Fig. 1 oder 2, Fig. 3 shows a detail of a longitudinal section of the mold of Fig. 1 or 2,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für einen Kühlkörper, und Fig. 4 shows an embodiment for a heat sink, and
Fig. 5a) und b) Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Gießformen mit unterschiedlich gestalteten Kühlkörpern. Fig. 5a) and b) embodiments of molds according to the invention with differently designed heat sinks.
Mit den Bezugszeichen 1 und 2 sind in der Fig. 1 Teile einer Sandgießform zum Gießen eines Al-Motorblocks 3 für einen Reihenvierzylindermotor bezeichnet. Neben weiteren nicht gezeigten Sandgießformteilen weist die Gießform ferner Kokillenkerne 4 zur Bildung von Zylindern 5. Auf die Kokillenkerne 4 ist jeweils eine Zylinderlaufbuchse 6 aufgesetzt, welche unter Verbindung mit dem erstarrenden Gußmaterial in den Motorblock 3 eingegossen wird. Mit 7 ist ein Kern zur Bildung eines die Zylinder 5 umgebenden Kühlmantels bezeichnet.With the reference numerals 1 and 2 in Fig. 1 parts of a sand mold for casting an Al engine block 3 for an inline four-cylinder engine are designated. In addition to other sand mold parts, not shown, the mold also has mold cores 4 for forming cylinders 5 . A cylinder liner 6 is placed on each of the mold cores 4 and is cast into the engine block 3 in connection with the solidifying casting material. 7 with a core for forming a cooling jacket surrounding the cylinder 5 is designated.
Zwischen dem Sandgießformteil 1 und dem Sandgießformteil 2 ist in dem durch die Gießform zu bildenden Kurbelwellenbereich des Motorblocks 3 ein im Stranggußverfahren hergestell ter Kühlkörper 8 angeordnet, der sich als durchgehende, einstückige Schiene durch die gesamte Gießform erstreckt und an gegenüberliegenden Seiten aus der Gießform heraus ragt (siehe Fig. 5b).Between the sand mold part 1 and the sand mold part 2 in the crankshaft region of the engine block 3 to be formed by the casting mold, a heat sink 8 produced in the continuous casting process is arranged, which extends as a continuous, one-piece rail through the entire casting mold and protrudes on opposite sides from the casting mold (see Fig. 5b).
Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, besteht der Kühlkörper aus einem Plattenteil 9 und einem sich von dem Plattenteil erstreckenden Halbrundzylinder 10. In dem gezeigten Ausführungsbei spiel ist der Kühlkörper 8 aus einer AlSi-Legierung hergestellt. Diese Legierung ist zur Verwen dung als Gußmaterial in der Gießform vorgesehen.As can be seen from FIG. 1, the heat sink consists of a plate part 9 and a semicircular cylinder 10 extending from the plate part. In the embodiment shown, the heat sink 8 is made of an AlSi alloy. This alloy is intended for use as a casting material in the mold.
Abweichend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel könnte der Kühlkörper eine einfachere Querschnittsform aufweisen und z. B. lediglich als rundzylindrischer Stab ausgebildet sein.In a departure from the exemplary embodiment shown, the heat sink could be a simpler one Have cross-sectional shape and z. B. only be designed as a round cylindrical rod.
Entsprechend den vier Zylindern des Motors weist das Kurbelwellengehäuse des Motorblocks bzw. das dem Motorblock angehörende Hälftenteil des Kurbelgehäuses fünf Lagerstege mit einem Lagersitz auf. Wie aus dem in Fig. 3 gezeigten Schnitt entlang der Achse des Kurbel wellengehäuses hervorgeht, grenzt der Kühlkörper 8 zwischen Sandgießformteilen 9, 9', 9" der Gießform jeweils an den Formhohlraum an, wobei durch den Kühlkörper Wandab schnitte des Formhohlraums zur Bildung der Randflächen am freien Rand der Lagerstege gebildet sind. In Fig. 3 sind zwei Lagerstege 11, 11' von den insgesamt fünf Lagerstegen gezeigt, an die bei 19, 19' der Kühlkörper 8 zur Bildung von Randflächen 20, 20' angrenzt.Corresponding to the four cylinders of the engine, the crankshaft housing of the engine block or the half part of the crankcase belonging to the engine block has five bearing webs with a bearing seat. As can be seen from the section shown in Fig. 3 along the axis of the crankshaft housing, the heat sink 8 between sand mold parts 9 , 9 ', 9 "of the mold adjoins the mold cavity in each case, through the heat sink wall sections of the mold cavity to form the edge surfaces at the free edge of the bearing webs are formed. In Fig. 3, two bearing webs 11, 11 'shown by the five bearing webs to which at 19, 19' of the heat sink 8 is adjacent to the formation of the edge surfaces 20, 20 '.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit der glei chen, jedoch mit dem Buchstaben a versehenen Bezugszahl wie bei dem Ausführungsbei spiel von Fig. 1 bezeichnet sind.Referring now to Fig. 2, where the same or equivalent parts with the same Chen, but with the letter a reference number as in the game Ausführungsbei of Fig. 1 are designated.
In Fig. 2 ist eine Gießform zur Herstellung des Al-Motorblocks eines V-Motors gezeigt. Mit dem Bezugszeichen 12 ist ein Kokillenkern zur Herstellung eines Zylinders des Motorblocks bezeich net.In FIG. 2, a mold for manufacturing the Al-engine block of a V-type engine is shown. With the reference numeral 12 , a mold core for producing a cylinder of the engine block is designated net.
Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ferner dadurch, daß in einem zwischen Teilen 1a und 2a einer Sandgießform angeordneten Kühlkörper 8a ein Durchgangskanal 13 für eine Kühlflüssigkeit vorgesehen ist.The embodiment of FIG. 2 differs from the embodiment of FIG. 1 further in that in a heat sink 8 a arranged between parts 1 a and 2 a of a sand mold, a through-channel 13 is provided for a cooling liquid.
Mit dem Bezugszeichen 17 sind in Fig. 2 an den Randseiten eines Plattenteils 9a des Kühlkör pers 8a gebildete schräge Randflächen bezeichnet, die beim Zusammenbau der Gießform das Einsetzen des Kühlkörpers 8a in den Gießformteil 1a erleichtern.With the reference numeral 17 are in Fig. 2 on the edge sides of a plate part 9 a of the Kühlkör pers 8 a formed oblique edge surfaces designated, which facilitate the insertion of the heat sink 8 a in the mold part 1 a when assembling the mold.
Beim Gießen eines Motorblocks mit Hilfe der in Fig. 1 und 2 gezeigten Gießformen sorgt der Kühlkörper 8 bzw. 8a dafür, daß dem Gußmaterial im Bereich der Lagerstege verstärkt Wärme entzogen wird. Das erstarrende Aluminium weist in diesen Bereichen schnellerer Abkühlung dann eine erhöhte Festigkeit auf, wodurch der Motorblock im Bereich der Kur belwellenlagersitze stärker beansprucht werden kann.When casting an engine block with the aid of the casting molds shown in FIGS. 1 and 2, the heat sink 8 or 8 a ensures that heat is increasingly removed from the casting material in the region of the bearing webs. The solidifying aluminum then has increased strength in these areas of faster cooling, as a result of which the engine block in the area of the crankshaft bearing seats can be subjected to greater stress.
In Fig. 5b ist eine Gießform mit einem den Kühlkörper 8a entsprechenden Kühlkörper 8b gezeigt, welcher seitlich aus der Gießform herausragt und mit einem Anschluß 14 für eine durch den Kühlkörper zu leitende Kühlflüssigkeit versehen ist.In Fig. 5b, a casting mold is shown with a heat sink 8 a corresponding heat sink 8 b, which protrudes laterally out of the mold and provided with a connection 14 for a through the heat sink to conductive cooling liquid.
Wie aus Fig. 5a hervorgeht, könnte anstelle oder zusätzlich zu einem durch den Kühlkörper verlaufenden Kühlkanal einen Kühlkörper 8c mit einem eine große Wärmekapazität aufwei senden Kühlblock 1b auf einer oder beiden Seiten der Gießform versehen sein.As is apparent from Fig. 5a, instead of or in addition to passing through the heat sink cooling channel a heat sink 8 could c with a large heat capacity aufwei send cooling block 1 b on one or both sides of the mold be provided.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Kühlkörper 8d mit einem Plattenteil 9d und einem Halbrundzylinder 10d gezeigt. Entsprechend der Anzahl der durch die Gießform zu bildenden Lagerstege sind in dem Kühlkörper 8d Nuten 18 vorgesehen, welche den freien Rand der durch die Gießform zu bildenden Lagerstege umgreifen, so daß eine gegenüber den Ausführungsbeispielen von Fig. 1 und 2 erhöhte Wärmeableitung im Bereich der Lager stege erreicht wird, die zu einer noch stärkeren Verfestigung der Stege in den Lagerberei chen führt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Nut durchgehend über die gesamte Breite des Kühlkörpers ausgebildet. Die Nut könnte z. B. auf den Halbrundzylinder 10d beschränkt sein, welcher im Bereich des halbrunden Lagersitzes an den Formhohlraum angrenzt.In FIG. 4, an exemplary embodiment of a heat sink 8 is d with a plate part 9 d and a semi-circular cylinder 10 indicated d. Corresponding to the number of bearing webs to be formed by the casting mold, 8 d grooves 18 are provided in the heat sink, which encompass the free edge of the bearing webs to be formed by the casting mold, so that an increased heat dissipation in the region of the embodiment of FIGS. 1 and 2 Bearing webs is reached, which leads to an even stronger consolidation of the webs in the storage areas. In the exemplary embodiment shown, the groove is formed continuously over the entire width of the heat sink. The groove could e.g. B. be limited to the semicircular cylinder 10 d, which adjoins the mold cavity in the region of the semicircular bearing seat.
Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen könnte der Kühlkörper mit Absätzen oder Vorsprüngen versehen sein, um einen Sitz für die angrenzenden Sandgießformteile zu bilden. Durch solche Sitze ist dafür gesorgt, daß diese Teile gegen den Kühlkörper nicht ver schiebbar und die Gießformteile einschließlich Kühlkörper positionsgenau zusammengefüg bar sind.In a departure from the exemplary embodiments shown, the heat sink could have shoulders or projections to provide a seat for the adjacent sand mold parts form. Such seats ensure that these parts do not ver against the heat sink can be pushed and the mold parts including the heat sink assembled precisely are cash.
Die aus dem Gußmaterial gebildeten Kühlkörper können nach der Entformung zur Bildung von Gußschmelze eingeschmolzen werden. Insbesondere bei den einen Anschluß für eine Kühlmittelzuführung aufweisenden Kühlkörpern ist an eine Wiederverwendung zu denken.The heat sink formed from the casting material can be formed after removal from the mold be melted down by molten cast iron. Especially with the one connection for one Cooling elements with coolant supply should be considered for reuse.
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