DE2746233C2

DE2746233C2 - Verfahren zum Herstellen eines aus mehreren, sich ggf. durchbringenden Teilen bestehenden verlorenen Kernes für Metallgießformen

Info

Publication number: DE2746233C2
Application number: DE2746233A
Authority: DE
Inventors: David V. Denver Ia. Trumbauer
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1976-10-19
Filing date: 1977-10-14
Publication date: 1983-02-10
Also published as: FR2368323A1; CA1085136A; IT1090528B; FR2368323B1; US4093018A; GB1534488A; DE2746233A1; MX149059A; ES472525A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines aus mehreren, sich ggf. durchdringenden Teilen bestehenden verlorenen Kernes für Metallgießformen, insb. zum Herstellen von Zylinderblöcken für Brennkraftmaschinen unter Verwende/ig wenigstens eines aus einem der Wirkung des geschmolzenen Metalls widerstehenden Material vörgef raiten Kernteils, der unter Zwischenschaltung eines als Abstandshalter dienenden zellenförmigen Kunststoffmaterials, welches unter der Wirkung des geschmolzenen Metalls verdampft oder vergast, mit wenigstens einem weiteren Kemteil unter Belassung von mit dem Metall auszufiil- *o !enden Zwischenräumen zu einer festen Einheit vereinigt wird.

Aus der US-PS 33 74 827 ist ein Verfahren dieser Art bekannt, bei dem die Kemteile mit Hilfe von vorgefertigten Abstandshaltern und unter Verwendung von Bindemittel zu einer festen Einheit zusammengefügt werden. Mit Hilfe des Bindemittels werden die Kemteile an den «ich berührenden Steifen unmittelbar miteinander verbunden, so daß nach Abbinden des Bindemittels die Abstandshalter im wesentlichen ihren so Zweck erfüllt haben. Die Stabilität des auf diese Weise zusammengesetzten Kernes oder der Kerneinheit wird bestimmt durch diejenigen Bereiche der Trennflächen der Kernteile, an denen sich die Kernteile unmittelbar berühren. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß die vorgefertigten Abstandshalter mit großer Genauigkeit hergestellt werden müssen und dennoch häufig den Konturen der Kemteile nur angenähert entsprechen.

In einem anderen bekannten Falle, bei dem es darum geht, im Inneren des Kernes Gaskanäle zu erzeugen, die mit der Metallschmelze nicht in Verbindung treten, wobei um die Gaskanäle ein einstückiges Kernteil ausgeformt werden soll, ist es bekannt, in eine mit Kernsand ausgeformte Unterform ein den Gaskanälen entsprechend vorgeformtes Teil aus Kunststoff einzulegen, das eine ausreichende Formbeständigkeit bis zur beginnenden Erhärtung des Kernes durch Wärme- oder Gaseinwirkung aufweist. Darauf wird dann mit Hilfe der aufgesehen Oberform die obere Kernhälfte ausgeformt und der ganze Kern ausgehärtet. Während der Aushärtung des Kernes schrumpft der Kunststoff ganz oder bis auf einen geringen Rest, so daß die Gaskanäle im Kern frei werden. Es ist dabei auch möglich, die Kunststoffteile erst beim Vergießen der Form mit dem Gteßwerkstoff vollkommen schrumpfen oder vergasen zu lassen, wobei der im Inneren des Kernes befindliche Kunststoff mit dem Gießwerkstoff nicht in berührung gelangt(vergl. DE-OS 19 22 963).

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß der aus mehreren Teilen bestehende, verlorene Kern sehr rasch und mit großer Genauigkeit aufgebaut werden kann und ein Kern erhalten wird, der leicht zu handhaben ist und bei dein eine genaue Plazierung der Kernteile gewährleistet ist

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß direkt auf wenigstens einem Teil der Umfangsfläche des vorgeformten Kernteils eine Schicht aus zellenförmigem Material in Form und in Abmessung der Zwischenräume ausgeformt und verfestigt wird, worauf direkt auf wenigstens einem Teilbereich der Außenfläche dieser Schicht aus zellenförmigem Material ein weiterer Kern ausgeformt wird.

Das neue Verfahren kommt ohne die Verwendung von vorgeformten Abstandshaltern und ohne die Verwendung von Klebemitteln aus. Dabei ist wesentlich, daß das zellenförmige Material an Ort und Stelle in Form und Abmessung der Zwischenräume zwischen den Kernteilen ausgeformt und verfestigt wird. Da auf wenigstens einem Teilbereich der Außenfläche dieser Schicht aus zellenförmigem Material ein weiterer Kern ausgeformt wird, füllt das zellenförmige Material in diesen Bereichen den Zwischenraum zwischen den sich gegenüberliegenden Begrenzungsflächen der Kemteile vollständig aus. Dadurch bilden die festen Kemteile und das zellenförmige Material eine feste unlösbare Baueinheit, ohne daß es der Verwendung von Bindemittel oder Klebemittel bedarf. Durch dieses Herstellungsverfahren lassen sich auch die jeweiligen Konturen der aneinanderliegenden Grenzflächen sowohl der Kemteile als auch der Schicht aus zellenförmigem Material sehr genau ausformen. Die Herstellung ist einfach auch bei sehr komplexer Oberflächengestaltung oder bei sich durchdringenden Kernteilen. In jedem Fall sitzen die Kernteile aufgrund der Herstellungsart fest aneinander, so daß eine sehr stabile und leicht zu handhabende Baueinheit entsteht, bei der eine relative Bewegung zwischen den Kernteilen ausgeschlossen ist. Die Haftung zwischen den Teilen ist außerordentlich groß, was einmal durch die direkte Ausformung des zellenförmigen Materials und der darüberliegenden Kemteile an Ort und Stelle und dadurch bedingt ist, daß die Kontaktflächen zwischen dem zellenförmigen Material und den Kernteilen wesentlich größer ist als bei Verwendung von vorgefertigten Abstandhaltern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen aus mehreren sich durchdringenden Teilen bestehenden verlorenen Kern für Metallgießformen von üblicher Bauart für die Herstellung eines Zylinderkopfteils für eine sechszylindrige Brennkraftmaschine mit obenliegenden Ventilen und

Fig. 2 in einem Querschnitt ähnlich dem der Fig. 1 einen zusammengesetzten Kern, der nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.

Bei dem zusammengesetzten Kern nach Fig, I dient zum Aufbau des zusammengesetzten Kerns ein Basisteil 2, das in eine Form 4 eingesetzt ist Auf den Basisteil 2 ist ein erster Kernteil 6 mit Hilfe mehrerer Lagebestimmungsbereiche 8, von denen nur einer gezeigt ist, abgestützt. Der Kemteil 6 ist vorgefertigt. Ein zweiter vorgefertigter Kernteil 10 ist so mit Lagebestimmungsbereichen 12,14,16 auf dem Rasisteil 2 abgestützt, daß sich der von dem äußeren Ende 10ß nach innen erstreckende Kerr.teil mit seinem innenliegende« 10a durch eine Ausnehmung des ersten Kernteils 6 hindurchgefädelt ist Auf der nach außen weisenden Fläche des Kernteils 6 wird anschließend ein Bindemittel aufgebracht und auf diese Räche die Unterseite 22 eines weiteren Kernteils 20 festaufgesetzt, wodurch die beiden Kernteile 6 und 20 fest miteinander verbunden sind. Danach können weitere Kernteile, z. B. der Kernteil 24 angesetzt werden, welcher sich bei 11 auf dem Basisteil 2 abstützt Danach wird der zusammengesetzte Kern in eine Form eingesetzt und diese abgegossen.

Der nach dem neuen Verfahren hergestellte zusammengesetzte Kern 50 ist seiner Form nach ähnliüh dem in Fig. 1 gezeigten und aus den Teilen 6, 10 und 20 bestehenden Kern. Ein erster oder innerer vorgeformter Kernteil 52 umfaßt einen Hauptteil 52a, 526 und zwei Fußabschnitte 52c; die beim Einsetzen des zusammengesetzten Kernes in die vorgeformte Formkammer eines Unterkastens zur Abstützung des zusammengesetzten Kernes beitragen. Die Formkammer kann in einem Unterkasten direkt aus grünem Formsand 70 ausgeformt sein. Der Abschnitt 52B des Kernteils 52 bildet bei einem Zylinderblock die Zylinderausnehmungen.

Auf den Kernteil 52 wird eine Schicht aus zellenförmigem Material in Form und in Abmessungen der Zwischenräume direkt ausgeformt und verfestigt Diese Schicht 54 ist besonders im Bereich 52ß des Kernteils 52 vorgesehen. Die Schicht besteht aus zellenförmigem Kunststoffmatertal, das unter der Wirkung des geschmolzenen Metalls verdampft oder vergast Zu diesen zellenförmigen Kunststoffmaterialien gehören z. B. Polystyrol oder harzförmige polymerisierte Derivate der Metacrylsäure. Zur Ausformung der Schicht wird der Kernteil in einen Kernformkasten eingelegt und der Hohlraum mit — vorzugsweise vorexpandierten — Polystyrolteilchen ausgefüllt. Das Kunststoffmaterial wird durch Anwendung von heißem Dampf oder auf andere Weise unter Expandieren ausgeformt Dabei tritt die Innenfläche 56 der Schicht in engsten und genauen Kontakt mit der Außenfläche 58 des Kernteils 52. Durch Expandieren in der Kernform erhält die Schicht eine Außenkontur 60, die genau der gewünschten Kontur des Zylinderblockes in diesem Bereich entspricht. Aufgrund der Ausformung auf dem Kernteil 52 und aufgrund der unregelmäßigen Oberflächenkontur dieses Kernteils ist die Schicht 54 untrennbar und unverrückbar mit dem Kernteil 52 verbunden.

Die so gebildete Zwischeneinheit läßt sich leicht handhaben und kann beispielsweise in einem Mikrowellenofen zunächst getrocknet werden, um jede Restfeuchtigkeit zu entfernen. Danach kann die Einheit in eine Lösung unter Bildung einer Schutzschicht eingetaucht werden, um eine saubere und glatte Außenfläche auf der Schicht aus zellenförmigem Material zu erhalten. Danach wird direkt auf wenigstens einem Teilbereich der Außenfläche der Schicht aus zellenförmigem Material ein weiterer Kcmtefl 62 ausgeformt und ausgehärtet Die Innenfläche dieses äußeren Kernteils

"> 62 steht dabei unter genauer Anpassung an die Kontur in innigem Kontakt mit der Außenfläche 66 der Schicht 54. Die Außenfläche 68 des äußeren Kernteils 62 ist entsprechend der Außenform des Kühlmittelkanals des Zylinderblockes ausgeformt Im dargestellten Beispie!

ι⁵ können Kühlmantelkanäle durch Anformen des äußeren Kernteils 62 an nach obenragende Bereiche 69 der Schicht 54 aus zellenförmigem Material gebildet werden. Auch kann der äußere Kernteil 62 mit Fußabschnitten 62Λ ausgebildet werden, die zusammen mit den Fußahschnitten 52C des inneren Kernteils 52 den zusammengesetzten Kern auf deir grünen Formsand 70 abstützen. Aufgrund der direkteri Ausformung und der unregelmäßigen Grenzschicht zwischen der Schicht 54 aus zellenförmigem Material und dem äußeren Kernteil 62 ist dieser unverrückbar und unlösbar mit der Schicht 54 verbunden.

Der so gebildete, aus mehreren sich durchdringenden Teilen bestehende verlorene Kern 50 wird in den grünen Formsand 70 des Unterkastens eingesetzt Der vorherigen Ausformung eines Basisteils, wie des f^asisteils 2 in F i g. 1 bedarf es nicht, da die Einheit selbst durch einstückig angeformte Fußabschnitte sicher direkt in dem Formsand abgestützt und in der gewünschten Lage gesichert werden kann. Auch dadurch wird die

Herstellung und Handhabung wesentlich vereinfacht Das gleiche gilt auch für die genaue Ausrichtung des Kerns 50 in dem Unterkasten. Nach dieser Ausrichtung können wie bei dem Kern nach F i g. 1 weitere Kernteile, z. B. der Kernteil 24 zugesetzt werten.

Danach wird der Oberkasten über den Unterkasten gelegt und die Form abgegossen. Dabei wird die Schicht 54 aus zellenförmigem Material vergast oder verbrannt Die dabei entstehenden Dämpfe können durch übliche, nicht dargestellte Belüftungsöffnungen aus dsr Form

■»5 austreten.

Aus der vorgehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels wird deutlich, daß bei dieser Art der Herstellung des verlorenen Kerns die Zylinderblöcke und zugehörigen Zylinderköpfe wesentlich einfacher und vorteilhafter konzipiert werden. So läßt sich z. B. der Wandbereich 72 des Kernteils 62 gegenüber herkömmlichen Kernen wesentlich günstiger gestalten, wie dies die gestrichelte Eintragung dieser Kontur in die Fig. IZR^gt.

Der zusammengesetzte Kern 50 kann auch ohne weiteres aus mehr als zwei Kernteilen bestehen und durch Wiederholung der Verfahrensschritte auf einfache Weise hergestellt werden. Das Verfahren eignet sich dabei insb. für die Herstellung von Gußstücken von besonders komplizier .em Aufbau.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprach?

Verfahren zum Herstellen eines aus mehreren, sich ggf, durchdringenden Teilen bestehenden verlorenen Kerns für Metallgießformen, insb. zum Herstellen von Zylinderblöcken für Brennkraftmaschinen, unter Verwendung wenigstens eines aus einem der Wirkung des geschmolzenen Metalls widerstehenden Material vorgeformten Kernteils, der unter Zwischenschaltung eines als Abstandshaiter dienenden zellenförmigen Kunststoffmaterials, welches unter der Wirkung des geschmolzenen Metalls verdampft oder vergast, mit wenigstens einem weiteren Kerntefl unter Belassung von mit dem Metall auszufüllenden Zwischenräumen zu einer festen Einheit vereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß direkt auf wenigstens einem Teil der Umfangsfläche des vorgeformten Kernteils eine Schicht aus zellenförmigem Material in Fora? und in Abmessung der Zwischenräume ausgefotsat und verfestigt wird, worauf direkt auf wenigstens einem Teilbereich der Außenfläche dieser Schicht aus zellenförmigem Material ein weiterer Kern ausgeformt wird

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