DE2746122B2 - Core mass for foundry cores - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kernmasse für lösliche Gießkerne zur Herstellung von Gußteilen mit weitgehend geschlossenen Hohlräumen, nämlich Kühlkanälen in Kolben für Brennkraftmaschinen aus Leichtmetall, wobei die Kernmasse einen Anteil an wasserlöslichem Salz und einen Anteil an Kunstharz enthält, zur Vermeidung von Kernbrüchen und einer falschen Lage des Kerns im Gußteil.The invention relates to a core composition for soluble casting cores for the production of cast parts with largely closed cavities, namely cooling channels in pistons for internal combustion engines made of light metal, wherein the core mass contains a proportion of water-soluble salt and a proportion of synthetic resin, for Avoidance of core breaks and incorrect position of the core in the casting.
Beim Herstellen von Gußteilen mit weitgehend geschlossenen Hohlräumen entstehen oft Schwierigkeiten dadurch, daß die zur Bildung dieser Hohlräume dienenden Kerne, die nur über sehr wenige und sehr dünne Kernstützen gehalten werden können, wegen ihres, gegenüber dem Gießmaterial für das Gußteil relativ geringen spezifischen Gewichtes, einen unerwünschten Auftrieb erfahren, der zu einer Lageveränderung des Kerns führen kann. Außerdem können dabei die Kerne eine Verformung erleiden, weil die Wärmeausdehnung der bekannten Kernmaterialien nicht mit der beim Gießen entstehenden Wärmeausdehnung der Kernstützenhalterung übereinstimmt. Dies kann außer zu Kernbrüchen auch zu einer falschen Lage der Hohlräume im hergestellten Gußteil führen.Difficulties often arise when producing cast parts with largely closed cavities by the fact that the cores which are used to form these cavities have very few and very few thin core supports can be kept, because of their, compared to the casting material for the casting relatively low specific weight, experience an undesirable buoyancy that leads to a change in position of the core can lead. In addition, the cores can suffer deformation because the Thermal expansion of the known core materials does not match the thermal expansion that occurs during casting the core support bracket. In addition to core breaks, this can also lead to a wrong one Lead location of the cavities in the cast part produced.
In der DE-OS 1783004 ist bereits ein löslicher Kern zur Verwendung beim Metallgießen beschrieben worden. Er besteht aus löslichem Salz und Beimischungen, die ein Kunstharz darstellen und als Bindemittel dienen. Aufgrund eines fehlenden Metallanteils kann dieses bekannte Kernmaterial die Beibehaltung einer völlig unveränderten Lage und Form des Kerns beim Einbringen des Gießmaterials in die Gießform nicht garantieren.In DE-OS 1783004 is already a soluble Core has been described for use in metal casting. It consists of soluble salt and admixtures, which represent a synthetic resin and serve as a binder. Due to the lack of metal this well-known core material allows the retention of a completely unchanged position and shape of the core not guarantee when introducing the casting material into the casting mold.
In der DE-PS 968 822 ist eine Formmasse zur Herstellung von Gießformen für Metall beschrieben, die aus Salz mit einem Füllmittel gebildet ist. Als Füllmittel wird unter anderem Metall in Form von Spänen, Drähten oder Pulver vorgeschlagen. Ein derartiges Füllmittel vermag zwar bei der Herstellung von Gießformen zu befriedigen, führt jedoch bei der Herstellung von Gießkernen zu erheblichen Schwierigkeiten beim Herauslösen des Kerns aus dem gegossenen Gußteil nach dessen Erstarrung. Durch die Ausbildung des Zusatzes in Form von Spänen, Pulver etc. ergeben sich Ansammlungen in den Ecken der gegossenen Hohlräume und der nach außen führenden Lo-"· eher, z. B. der Kernstützenlöcher, wodurch ein vollkommenes Herauslösen des Kernmaterials aus der gegossenen Form erschwert ist.In DE-PS 968 822 a molding compound for the production of casting molds for metal is described, which is formed from salt with a filler. Among other things, metal in the form of chips, wires or powder is suggested as a filler. Such a filler can be satisfactory in the manufacture of casting molds, but in the manufacture of casting cores it leads to considerable difficulties in detaching the core from the cast part after it has solidified. The formation of the additive in the form of chips, powder, etc. results in accumulations in the corners of the cast cavities and the loops leading to the outside, e.g. the core support holes, resulting in a complete detachment of the core material from the cast form is difficult .
In der DE-PS 608 751 sind Formmassen für Metall guß-Dauerformen beschrieben, die aus einem Gern misch von Metallpulver und Wasserglas oder wasserglasähnlichen Verbindungen bestehen. Hinweise auf die Ausbildung spezieller Kernmassen für lösliche Gießkerne, die den heutigen hohen Qualitätsanforderungen an die Gußstücke Rechnung tragen, finden sich in dieser Entgegenhaltung nicht. In DE-PS 608 75 1 molding compounds for metal casting permanent molds are described, which consist of a mixture of metal powder and water glass or water glass-like compounds. References to the formation of special core compounds for soluble casting cores, which meet today's high quality requirements for castings, are not found in this citation.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kernmasse für den obengenannten Anwendurgszweck zu schaffen, welche die obengenannten Nachteile der bisher bekannten Kernmaterialien nichtThe invention is therefore based on the object of providing a core material for the above-mentioned application purpose to create which does not have the above-mentioned disadvantages of the previously known core materials
jo besitzt, also ein spezifisches Gewicht hat, das demjenigen des Gießgutes weitgehend entspricht, eine derjenigen der Kernstützenhalterung weitgehend gleiche Wärmeausdehnung und eine gute Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig hohem Wärmespeichervermögen be-jo possesses, i.e. has a specific gravity that corresponds to the person of the cast material largely corresponds, one of which is largely the same as that of the core support holder Thermal expansion and good thermal conductivity with high heat storage capacity at the same time
2) sitzt. Ferner soll eine bei bekannten Kernmaterialien beim Umgießen mit Gießgut auftretende Gasentwicklung weitgehend vermieden werden, nachdem solche Gase aus Gußteilen mit weitgehend geschlossenen Hohlräumen nur schwer abgeführt werden kön-2) sits. Furthermore, one of the known core materials gas development occurring during casting with cast material can be largely avoided after Such gases from castings with largely closed cavities can only be removed with difficulty.
jo nen. Dabei soll das Kernmaterial so beschaffen sein, daß der Kern aus dem ihn weitgehend umgebenden gegossenen Gußteil leicht herausgenommen werden kann.jo nen. The core material should be designed in such a way that that the core can easily be removed from the cast part which largely surrounds it can.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-This object is achieved according to the invention
j-, löst, daß die Kernmasse der eingangs genannten Gattung außerdem ein Granulat aus kugelförmigen Metallkörnern in einer Menge von 20 bis 65% enthält, wobei das spezifische Gewicht des Metalls höher ist als das jenige des Gießmaterials. Durch das Metallgranulat erhält das Kernmaterial ein spezifisches Gewicht, das demjenigen des Gießmaterials weitgehend entspricht, sowie eine Wärmeausdehnung, welche derjenigen der Kernstützenhalterung ähnlich ist. Auch wird hierdurch eine gute Wärmeleitfähigkeit beij-, that solves that the core mass of the genus mentioned also contains granules of spherical metal grains in an amount of 20 to 65%, wherein the specific weight of the metal is higher than that of the casting material. Through the metal granulate the core material receives a specific weight that largely corresponds to that of the casting material and a thermal expansion similar to that of the core support bracket. This also results in good thermal conductivity
•n gleichzeitig hohem Wärmespeichervermögen erhalten. Der außerdem vorgesehene Anteil an Kunstharz im Kernmaterial dient dazu, eine gute Verbindung des Metallgranulats mit dem wasserlöslichen Salz durch Verbacken bei Erwärmung zu gewährleisten.• n get high heat storage capacity at the same time. The also provided proportion of synthetic resin in the core material serves to ensure a good connection of the To ensure metal granules with the water-soluble salt by baking when heated.
v) Bei der erfindungsgemäßen Kernmasse besteht das Metallgranulat aus einem Metall, das einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der niedriger ist als derjenige des Gießmaterials, und bei dem das spezifische Gewicht des Metallgranulats höher als v) In the case of the core mass according to the invention, the metal granulate consists of a metal which has a coefficient of linear thermal expansion which is lower than that of the casting material and in which the specific gravity of the metal granulate is higher than
υ, dasjenige des Gießmaterials ist (zu der Beziehung zwischen spezifischem Gewicht und der Wärmeausdehnung von Metallen vgl. auch »Gießerei-Lexikon«, 1970, S. 637). Hierdurch wird eine Kernmasse erhalten, die mit ihrem Wärmeausdehnungskoeffizienten υ, that of the casting material (for the relationship between the specific weight and the thermal expansion of metals see also "Gießerei-Lexikon", 1970, p. 637). As a result, a core mass is obtained, which with its coefficient of thermal expansion
h(, und ihrem spezifischen Gewicht demjenigen des Gießmaterials besonders nahe kommt. h (, and its specific weight is particularly close to that of the casting material.
Zweckmäßig besteht das Metallgranulat aus einzelnen kugelförmigen Körnern, die mit Hilfe des Kunstharzes mit dem wasserlöslichen Salz gebunden sindThe metal granulate expediently consists of individual spherical grains, which with the help of the synthetic resin are bound with the water-soluble salt
hr, bzw. gebunden werden können. Hierdurch wird das Ausrütteln des Metallgranulats aus dem gegossenen Gußteil über die Kernstützenlöcher besonders leicht möglich. Der Anteil des Metallgranulats am gesamten h r, or can be tied. This makes it particularly easy to shake out the metal granulate from the cast part via the core support holes. The proportion of metal granulate in the total
Kernmaterial sollte zwischen 20 und 65%, besser jedoch zwischen 25 und 50%, betragen. Ganz besonders zweckmäßig ist ein Anteil zwischen 25 und 40%.Core material should be between 20 and 65%, but better between 25 and 50%. Most notably a proportion between 25 and 40% is appropriate.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Kernmasse werden nachstehend noch weiter erläutert:The advantages of the core composition according to the invention are explained in more detail below:
Das Gießen von Kolbenrohlingen erfolgt heutzutage größtenteils auf sogenannten Gießmaschinen, welche das Zusammensetzen der Kokille und des Innenkerns und nach dem Gießen das Entformen des Kolbens mechanisch durchführen. Um die Kokille leicht zugänglich zu machen und das Eingießen des flüssigen Metalls einfach zu gestalten, wird dabei der Kolben stehend gegossen, d. h. in einer Lage, bei der der Kolbenboden an der oberen Seite ist und die Kernteile nach unten von der Maschine ausgefahren werden können. Meistens sind diese Gießmaschinen für das Gießen von Ringträgerkolben noch zusätzlich mit einer Vorrichtung versehen, durch die sich die ganze Gießmaschine oder zumindest c'ie Kokille um einen Winkel (normalerweise 20 bis 30°) seitlich schwenken läßt. Durch das Schwenken wird das Einlegen von Nutenarmierungen und des Kerns für den Kühlkanal erleichtert. Während des Gießens wird dann die Kokille wieder in senkrechte Lage gekippt und in dieser Lage erstarrt der Kolben. Für das Positionieren des Kühlkanalkerns werden sogenannte Stecker verwendet, auf die der Kern aufgesetzt wird. Die Verbindung zwischen Stecker und Kern erfolgt dabei über kleine Röhrchen, die im Kern eingeformt sind. Die Verbindung zwischen Stecker und Kern erfolgt damit in Kolbenlängsrichtung über einen leichten Schiebesitz. Wenn der Kern im Gießgut einen Auftrieb erfährt, kann er sich aufgrund der nur losen Verbindung von den Steckern lösen oder zumindest wegen der vorhandenen Spiele zwischen Stecker und Verbindungsröhrchen verkanten. Da bereits eine Verschiebung des Kerns um z. B. 1 mm die Festigkeit des Kolbens entscheidend beeinflussen kann, müssen Kolben mit solchen Kühlkanalverschiebungen bei der Inspektion als Ausschuß verworfen werden.Nowadays, piston blanks are mostly cast on so-called casting machines, which mechanically assemble the mold and the inner core and, after casting, remove the piston from the mold. In order to make the mold easily accessible and to make pouring the liquid metal easy, the piston is cast upright, ie in a position in which the piston crown is on the upper side and the core parts can be extended downwards from the machine. In most cases, these casting machines for the casting of ring carrier pistons are additionally provided with a device by means of which the entire casting machine or at least the mold can be pivoted sideways through an angle (normally 20 to 30 °). Pivoting makes it easier to insert groove reinforcements and the core for the cooling duct. During casting, the mold is then tilted back into a vertical position and the piston solidifies in this position. So-called plugs are used to position the cooling duct core, onto which the core is attached. The connection between plug and core is made via small tubes that are molded into the core. The connection between plug and core is made in the longitudinal direction of the piston via a slight sliding fit. If the core in the cast material is buoyant, it can become detached from the connectors due to the loose connection or at least tilt due to the play between the connector and the connecting tube. Since a shift of the core by z. B. 1 mm can decisively influence the strength of the piston, pistons with such cooling channel displacements must be discarded as scrap during the inspection.
Ist der Kern dagegen schwerer als das Umgußmaterial, bleiben die Kerne fest auf den Steckern liegen und können ihre Lage nicht verändern.If, on the other hand, the core is heavier than the casting material, the cores remain firmly on the plugs and cannot change their position.
Durch die im Keinmaterial enthaltenen metallischen Beimengungen wird auch erreicht, daß sich aufgrund der Kühlwirkung der metallischen Einlagerungen um den Kühlkanalkern schnell ein Mantel aus erstarrtem Gfcßgut bildet, der verhindert, daß bei der weiteren Erwärmung des Kernes Gase, die sich im Kernmaterial bilden, in das Kolbengrundmaterial eintreten können. Bei normalen Satz-KunstharzkernenThe metallic additions contained in the non-material also ensure that due to the cooling effect of the metallic deposits around the cooling duct core quickly forms a jacket solidified glass material, which prevents gases from being formed in the core when the core is further heated Form core material into which piston base material can enter. With normal set synthetic resin cores
entsteht durch Gasporosität erf ahningsgemäß ein erheblicher Ausschußanieil.According to experience, a considerable amount of rejects arises due to gas porosity.
Für einen KühlkanaJkolben mit 125 mm 0 ergeben sich z. B. folgende Verhältnisse: Der für diesen Kolben verwendete Kühlkanalkern hat bei 99 mm Außendurchmesser und 72 mm Innendurchmesser und einer Höhe von ca. 19 mm ein Volumen von ca. 49 cm3. Der Auftrieb dieses Kerns beträgt in einer Al-Legierung ca. 132 g. Das Gewichteines Kerns aus den bekannten Salz-Kunstharz-Kernmassen beträgt jedoch nur knapp 69 g, da die Wichte dieser Kernmassen ca. 1,4 g/cm3 beträgt. Anhand der nachfolgenden Tabelle ist gezeigt, wie durch Beimengungen von z. B. Stahlkügelchen das Gewicht des Kernes so erhöht werden kann, daß der Kern schwerer als das verdrängte Aluminium wird. Aus dieser Tabelle ist auch zu ersehen, daß Gewichtsgleichheit erst bei ca. 20% Stahlanteil erreicht wird. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die besten Ergebnisse beim Gießen erst über 25 % Stahlanteil erreicht werden, wobei der Stahlanteil andererseits aber auch nicht zu hoch gewählt werden sollte, z. B. vorzugsweise nicht über etwa 50%, da sonst das Auflösen des Kerrns nach dem Gießen mit Hilfe von Wasser sowie das Entfernen der Stahlkügelchen Schwierigkeiten bereitet.For a cooling piston with a diameter of 125 mm, z. B. the following ratios: The cooling channel core used for this piston has a volume of approx. 49 cm 3 with an outer diameter of 99 mm and an inner diameter of 72 mm and a height of approx. 19 mm. The buoyancy of this core is approx. 132 g in an Al alloy. However, the weight of a core made from the known salt-synthetic resin core masses is only just under 69 g, since the specific weight of these core masses is approximately 1.4 g / cm 3 . The following table shows how adding z. B. steel balls the weight of the core can be increased so that the core is heavier than the displaced aluminum. This table also shows that weight equality is only achieved with a steel content of approx. 20%. Experience has shown that the best results when casting are only achieved above 25% steel content, but on the other hand the steel content should not be too high, e.g. B. preferably not more than about 50%, otherwise the dissolving of the core after pouring with the help of water and the removal of the steel balls are difficult.
Die Form von annähernd Kugelform für die metallische Beimengung hat sich als günstig erwiesen, weil diese Form die Gewähr bietet, daß keine Stahlteile durch Hinterschneidungen an die Kühlkanalwand angegossen werden können und auch das Entfernen der losen Stahlbeimengungen nach dem Auflösen des Salzkernes leicht durchzuführen ist.The shape of approximately spherical shape for the metallic admixture has proven to be favorable because this shape guarantees that no steel parts are cast onto the cooling duct wall through undercuts can be and also the removal of loose steel additions after dissolving the Salt core is easy to carry out.
In der Zeichnung ist ein aus der erfindungsgemäßen Kernmasse hergestellter ringförmiger Gießkern 1 mit Kernhalterung 2 dargestellt, die im Kern durch Rohrnieten 3 befestigt sind.In the drawing, an annular casting core 1 made from the core compound according to the invention is included Core holder 2 is shown, which are fastened in the core by tubular rivets 3.
Fig. 1 zeigt eine Schrägansicht, undFig. 1 shows an oblique view, and
Fig. 2 einen Querschnitt dieses Kerns.Fig. 2 shows a cross section of this core.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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