DE3243377A1 - Gusswerkstueck mit eingeformten kanal - Google Patents
Gusswerkstueck mit eingeformten kanalInfo
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Abstract
Bei einem Werkstück (11) mit eingeformtem Kanal (13) wird in die Form vor dem Einbringen der Schmelze ein mit dem Kanal (13) versehenes metallisches im Querschnitt zwei- oder mehrteiliges Bauteil (11) eingelegt, das in das Werkstück (11) eingegossen bzw. mit diesem teilweise vergossen wird. Auf diese Weise ist es möglich, ein Gußwerkstück aus Stahl-, Grau- oder Sphäroguß mit sehr geringem Fertigungsaufwand mit einem maßhaltigen Kanal (11) zu versehen, der in seiner Formgebung beliebig und somit strömungsgünstig zu gestalten ist.
Description
7990 Friedrichshafen
Hans Stüdli
Gießerei und Plastikfabrik
CH - 859o Romanshorn
J. Wizemann GmbH & Co
7ooo Stuttgart 5ο
7ooo Stuttgart 5ο
Gußwerkstück mit eingeformten Kanal
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kanals, insbesondere eines hydraulischen
Strömungskanals, in einem Werkstück aus Stahl—,Grauoder
Sphäroguß oder einer Gußlegierung sowie auf ein derartiges mit einem Kanal versehenes Gußwerkstück.
Die Einarbeitung eines maßgenauen Kanals in einem verwinkelt gestalteten Gußwerkstück, um durch diesen z. B.
Schmiermittel einer Lagerstelle zuführen zu können, ist mit einem erheblichen Fertigungsaufwand verbunden. Derartige
Kanäle können nämlich nicht beim Gießen des Werkstückes mit vorgesehen, sondern müssen durch mechanische
Bearbeitung hergestellt werden, in dem die einzelnen Kanalabschnitte schrittweise zu bohren sind. Des weiteren
ist eine Vielzahl von Abdichtungen der einzelnen Bohrungen erforderlich und die Strömungsverhältnisse sind, bedingt
durch die zueinander abgewinkelten geradlinigen Kanalabschnitte sehr ungünstig. Auch treten mitunter bei derartigen
in Gußwerkstücke eingearbeiteten Kanälen trotz aufwendiger
Abdichtungen der Anschlußleitungen bei hohen Drücken Leck-Verluste durch Eindringen der Druckflüssigkeit in das
Werkstück auf.
Längere Kanäle in Stahl-/Grau- oder Sphärogußwerkstücken durch in die Form eingelegte Kanäle herzustellen, ist bisher
nicht möglich, da diese, aufgrund der hohen Temperaturen und der hohen Druckbeanspruchungen durchbrechen oder zerfallen
oder ihre Form und Lage ändern, so daß ein exakter Verlauf des Kanals nicht gewährleistet ist. Des weiteren
verzundert die Innenmantelfläche von eingegossenen Kanälen, diese sind somit nicht als Leitungen für hydraulische
Flüssigkeiten verwendbar.
Bei aus Aluminium hergestellten Gußwerkstücken ist es zwar möglich, Kanäle durch Einlegen eines Stahlrohres in die
Gußform zu bilden, die hierbei auftretenden Temperaturen betragen jedoch nur 600 - 800° C, die eingelegten Stahlrohre
behalten demnach ihre Form bei und schmelzen nicht. Diese Verfahrensweise ist aber bei aus Stahl-,Grau- oder Sphäroguß
herzustellenden Werkstücken nicht anwendbar, da bei Temperaturen von 1300° C - 1600° C, bei denen diese Werkstücke
gegossen werden, die Stahlrohre schmelzen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Kanals in einem Werkstück aus Stahl-,Grauoder
Sphäroguß oder einer Gußlegierung zu schaffen, mittels dem auf sehr einfache Weise äußerst maßhaltige Kanäle in
einem Werkstück vorgesehen werden können. Der Fertigungsaufwand soll hierbei äußerst gering gehalten werden, vor allem
aber soll der Kanal in seiner Formgebung beliebig und somit
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strömungsgünstig zu gestalten sowie auch für Medien, die
unter Hochdruck stehen, verwendbar sein, ohne daß dieses austreten kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein
mit einem solchen Kanal versehenes Werkstück zu schaffen.
Das Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kanals in
einem Gußwerkstück ist dadurch gekennzeichnet, da/3 in die Form vor dem Einbringen der Schmelze ein mit dem Kanal
versehenes metallisches, im Querschnitt zwei- oder mehrteiliges Bauteil eingelegt wird, das in das Werkstück
eingegossen bzw. mit diesem teilweise vergossen wird.
Als metallisches Bauteil kann hierbei ein aus zwei oder mehreren ineinander angeordneten Hohlkörpern gebildetes
Rohr vorzugsweise kreisförmigen Querschnittes in die Form eingelegt werden, es ist aber auch möglich, als metallisches
Bauteil einen aus Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten bestehenden Hohlkörper vorzusehen.
Zweckmäßig ist es ferner, das metallische Bauteil mittels in den Kanal eingreifener Stützen derart in der Form zu
halten, daß sich dieses beim Gießen des Werkstückes in
Achsrichtung frei ausdehnen kann, so daß keine Verspannungen und dadurch bedingte Verformungen auftreten.
Angebracht ist es des weiteren, das metallische Bauteil über die Wandungen des zu gießenden Werkstückes überstehend in
die Form einzulegen. Dadurch wird ausgeschlossen, daß Schmelze in das metallische Bauteil gelangt und dieses
innen verzundert.
Sehr vorteilhaft ist es, bei einem zwei- oder mehrteiligen
mit einem geradlinig verlaufenden Kanal vershenem metallischem Bauteil auch dessen inneres Teil vor dem Einlegen
in die Form mit einer keramischen Schlichte, beispielsweise durch Eintauchen, zu überziehen. Auf diese Weise ist es
möglich, das aus einem hochwertigen und damit teueren Werkstoff bestehende innere Rohr, das in diesem Fall mit einem
Spiel von z. B. 3/1ο mm eingesetzt sein sollte, nach dem
Abgießen des Werkstückes aus diesem herauszuziehen und mehrfach zu verwenden.
Um einen druckdichten Anschluß des Kanals an eine Druckmittelleitung
herstellen zu können, sollte des weiteren das metallische Bauteil an einem oder beiden Enden in seinem
äußeren Bereich axial zurückgesetzt ausgebildet werden, derart, daß dieses stirnseitig teilweisevon dem vergossenen Werkstoff
des Werkstückes umschlossen wird.
Das gemäß der Erfindung ausgebildete Werkstück aus Stahl-, Grau- oder Sphäroguß oder einer Gußlegierung mit einem in
diesem vorgesehenen Kanal, insbesondere einem hydraulischen Strömungskanal, ist dadurch gekennzeichnet, daß in dieses,
ein metallisches, den zentrisch angeordneten Kanal aufweisendes, im Querschnitt zwei- oder mehrteiliges Bauteil
eingegossen ist.
Das metallische Bauteil kann hierbei aus zwei- oder mehreren ineinander angeordneten Rohren mit vorzugsweise kreisförmigem
Querschnitt gebildet werden, wobei das innere Rohr aus legiertem Stahl, beispielsweise Chrom-Nickelstahl, aus Kupfer,
Messing oder einem ähnlichen Werkstoff und eines oder mehrere der mit dem Werkstück verbundenen äußeren Rohren aus Stahl
bestehen. Dieses kann aber auch aus Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten zusammengesetzt werden.
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Angebracht ist es ferner, um auf einfache Weise eine Druckleitung
an den Kanal anschließen zu können, das metallische Bauteil an einem oder beiden Enden in seinem äußeren Bereich
axial zurückgesetzt auszubilden, derart, daß dessen Stirnseite teilweise von dem vergossenen Werkstoff des Werkstückes
umschlossen ist.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auf sehr
einfache und wirtschaftliche Weise möglich, in einem'Werkstück aus Stahl-,Grau- oder Sphäroguß oder einer Gußlegierung einen
Kanal vorzusehen, der in seiner axialen Erstreckung in
beliebiger Weise geformt und damit strömungsgünstig gestaltet werden kann und der auch äußerst maßhaltig ist.
Wird nämlich in die Form ein mit dem Kanal versehenes metallisches im Querschnitt zwei- oder mehrteiliges Bau-IS
teil eingelegt, das in das Werkstück eingegossen bzw. mit diesem teilweise vergossen wird, so behält der innere Teil
des Bauteils trotz der beim Gießen des Werkstückes auftretenden hohen Temperaturen und der hohen Druckbeanspruchung
seine Form bei. Der äußere Teil des metallischen Bauteils schmilzt zwar ganz oder teilweise und schafft
somit eine feste Verbindung zwischen dem Werkstück und dem inneren Teil des metallischen Bauteils, Verformungen des
Kanals sind dadurch aber, da der innere Teil des metallischen
Bauteils vor dem Schmelzen geschützt ist, zuverlässig
ausgeschlossen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der innere Teil des metallischen Bauteils hierbei nur geringe
Wärmeenergie aufnimmt, diese wird vielmehr von dem äußeren Teil zurückgehalten, das Wärmegefälle ist demnach groß. Der
Kanal kann somit auch aus einem Kupfer- oder Messingrohr gebildet werden.
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Des weiteren gelangt keine Schmelze in den Kanal bzw. an die diesen begrenzende Wandung, so daß auch keine Verzunderungen
in Kauf genommen werden müssen. Vor allem aber ist von Vorteil, daß der Kanal auch bei hohen Drücken entsprechend dem
Werkstoff des verwendeten inneren Teils äußerst druckdicht ist, und zwar unabhängig von dem Gußwerkstoff; vielfach kann
demnach ein Gußwerkstoff minderer Qualität verwendet werden.
Durch das den Kanal aufweisende Bauteil wird aber auch in einem erheblichen Maße eine Verfestigung des Gußwerkstückes
1o. erzielt. Das eingegossene metallische Bauteil, das mit dem Werkstoff des Werkstückes einen innigen Verbund eingeht,
und dessen Teile miteinander verschmelzenoder aufeinander
aufschrumpfen, wirkt nämlich als Bewehrungsstab, durch den das aus sprödem Werkstoff bestehende Gußwerkstück insbesondere
bei stoßartigen Belastungen zusammengehalten wird. Dadurch sind Gußwerkstücke, die nach dem vorschlagsgemäßen
Verfahren gefertigt sind, auch für Bauteile, die Druckbeanspruchungen
ausgesetzt sind, verwendbar.
Durch die beim Gießen des Werkstückes auf das metallische Bauteil einwirkende Wärme verschmelzen dessen Teile im
äußeren Bereich ganz oder teilweise miteinander und dem Werkstoff des Werkstückes bzw. diese schrumpfen im inneren
Bereich, sofern das metallische Bauteil aus drei oder mehreren Teilen zusammengesetzt ist, aufeinander auf, so
5 daß eine feste Halterung, und zwar ohne daß sich beim Ver gießen Zementit bildet, in dem Werkstück gegeben ist. Eine
nachträgliche Bearbeitung des Kanals ist, abgesehen von dem Entfernen der über die Stirnwand des Werkstückes überstehenden
Enden des metallischen Bauteils nicht erforderlich. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich,
in einem Gußwerkstück auf einfache Weise einen vielseitig verwendbaren strömungsgünstigen und druckdichten Kanal vorzusehen
und Gußwerkstücke herzustellen, die gewichtssparend gestaltet sind.
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In der Zeichnung sind Gußwerkstücke, die mit gemäß der Erfindung hergestellten Kanälen versehen sind, dargestellt
und nachfolgend im einzelnen erläutert. Hierbei zeigen jeweils im Schnitt:
Fig. 1 einen Teil eines mit einem Schmiermittelkanal
ausgestatteten Achsschenkelbolzens,
Fig. 2 ein Werkstück mit einem eingegossenen, in dessen Stirnwand teilweise zurückgesetzten
metallischem Bauteil,
Fig. 3 das Werkstück nach Fig. 2 mit einem ebenfalls
eingegossenen Bauteil und
Fig. 4 das Werkstück nach Fig. 2 mit einem andersartig ausgebildeten eingegossenen Bauteil.
Das in den Fig. 1 dargestellte und mit 11 bezeichnete Gußwerkstück
ist als Achsschenkelbolzen ausgebildet und mit einem in dessen Schenkel angeordneten, dessen Form entsprechend
gestalteten Kanal 13 zur Durchführung von Schmiermittel versehen. Dazu ist in das Werkstück 11 ein zweiteiliges
metallisches Bauteil 12 eingegossen, das aus den beiden ineinander gesetzten Rohren a und b besteht. Das äußere Rohr b
'ist durch das eingegossene Material des Werkstückes 11 teilweise
geschmolzen und mit diesem somit verbunden, außerdem ist dieses auf das innere Rohr a aufgeschrumpft, so daß das
metallische Bauteil 12 fest in dem Werkstück 11 gehalten ist.
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Die Enden des metallischen Bauteils 12 sind jeweils über die zugeordnete Stirnwand des Werkstückes 11 überstehend in
die Form eingesetzt, so daß keine Schmelze in den Kanal gelangen kann und dieser nicht verzundert. Außerdem ist das
metallische Bauteil 12 derart gehalten, daß sich dieses in Längsrichtung ausdehnen kann, Verspannungen und dadurch
bedingte Verformungen sind auf diese Weise ausgeschlossen. Nach dem Abguß des Werkstückes 11 sind demnach lediglich
die überstehenden Enden, wie dies in der rechten Hälfte der Fig. 1 gezeigt ist, mechanisch abzuarbeiten, um ein
Werkstück mit einem maßhaltigen Kanal 13, der beliebig der Form des Werkstückes entsprechend gestaltet sein kann,
zu erhalten.
In das in den Fig. 2 bis 4 dargestellte Gußwerkstück 21 sind metallische Bauteile 22, 22' und 22·' eingegossen, die
unterschiedlich ausgebildet sind und jeweils einen Kanal aufweisen.
Gemäß Fig. 2 ist in das Bauteil 21 ein zweiteiliges, aus den Rohren a und b zusammengesetztes Bauteil 22 einge-
o gössen, das mittels einer strichpunktiert eingezeichneten
Stütze 31, deren Arm 32 in den Kanal 22 eingreift, in der Form gehalten ist. Das äußere Rohr b ist hierbei im Bereich
der Stirnwand des Gußwerkzeuges 21 zurückgesetzt, so daß dessen Werkstoff unmittelbar mit dem inneren Rohr a verbunden
ist. Da ein Werkstück im Randbereich rascher abkühlt als im inneren, ist auch bei dieser Ausgestaltung
ausgeschlossen, daß das innere Rohr a schmilzt.
Nach Fig. 3 besteht das in das Werkstück 21 eingegossene
metallische Bauteil 22' aus Materialien a1 und b1 mit unterschiedlichen
Schmelzpunkten, gemäß Fig. 4 ist das metallische Bauteil 22'' aus drei ineinander angeordneten Rohren
a", b11 und c" gebildet.
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Allen Ausgestaltungen ist gemeinsam, daß das eingegossene
Bauteil in seinem Querschnitt zwei- oder mehrteilig ist, so daß während des Gießvorganges zu dem Kanal 13 bzw. 2 3
hin ein starkes Wäremgefälle entsteht und das innere Teil
des metallischen Bauteils 12 bzw. 22 somit.nicht schmelzen kann.
Bei zwei-oder mehrteiligen mit einem geradlinig verlaufenden
Kanal versehenen Bauteilen können deren inneren Teile/beispielsweise
die Rohre a oder a",vor dem Einlegen in die Form mit einer keramischen Schlichte überzogen werden. Auf diese
Weise wird verhindert, daß sich die Rohre a bzw. a'' mit den Rohren b bzw. b1' fest verbinden. Die aus hochwertigem und
somit teuren Werkstoffen bestehenden Rohre a, a1' können daher
nach dem Abguß des Werkstückes aus diesen herausgezogen und ggf. wieder verwendet werden. Dies ist besonders bei Werkstücken
aus Hartguß, dessen Bearbeitung mit Schwierigkeiten verbunden ist, von Vorteil.
16. November 1982 e-1
A 6o81 /
A 6o81 /
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Claims (1)
- DlPL-ING. GUIDO ENGELHÄRDT" PATENTANWALT7990 FriedrichshafenHans StüdliGießerei und PlastikfabrikCH 859ο RomanshornJ. Wizemann GmbH & Co
7ooo Stuttgart 5oPatentansprüche :1. Verfahren zur Herstellung eines Kanals, insbesondere eines hydraulischen Strömungskanals in einem Werkstück aus Stahl-,Grau- oder Sphäroguß oder einer Gußlegierung,dadurch gekennzeichnet,daß in die Form vor dem Einbringen der Schmelze ein
mit dem Kanal (13; 23) versehenes metallisches, im
Querschnitt zwei- oder mehrteiliges Bauteil (11; 21) eingelegt wird, das in das Werkstück (11; 21) eingegossen bzw. mit diesem teilweise vergossen wird.BAD ORIGINAL2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,daß als metallisches Bauteil (12; 22; 22'') ein aus zwei oder mehreren ineinander angeordneten Hohlkörpern (a, b; a11, b11, c11) gebildetes Rohr vorzugsweise kreisförmigen Querschnittes in die Form eingelegt wird.3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,daß als metallisches Bauteil (22') ein aus Materialien (a1, b1) mit unterschiedlichen Schmelzpunkten bestehender Hohlkörper in die Form eingelegt wird.4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet,daß das metallische Bauteil (22) mittels in den Kanal (23) eingreifender Stützen (31) derart in der Form gehalten ist, daß dieses beim Gießen des Werkstückes (21) in Achsrichtung frei ausdehnbar ist.5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet,daß das metallische Bauteil (12; 22) über die Wandungen des zu gießenden Werkstückes (11; 21) überstehend in die Form eingelegt wird.BAD ORIGINAL6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet,daß bei einem zwei- oder mehrteiligem mit einem geradlinig verlaufenden Kanal (23) versehenem metallischem Bauteil (22; 22"') dessen inneres Teil (a; a11) vor dem Einlegen in die Form mit einer keramischen Schlichte versehen wird.7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet,daß das metallische Bauteil (22) an einem oder beiden Enden in seinem äußeren Bereich (Rohr b) axial zurückgesetzt ausgebildet ist, derart, daß dieses stirnseitig teilweise von dem vergossenen Werkstoff des Werkstückes (21) umschlossen wird.8. Werkstück aus Stahl-,Grau- oder Sphäroguß oder einer Gußlegierung mit einem in diesem vorgesehenen Kanal, insbesondere einem hydraulischen Strömungskanal,dadurch gekennzeichnet,daß in das Werkstück (11;21) ein metallisches, den i' zentrisch angeordneten Kanal (13; 33) aufweisendes, im Querschnitt zwei- oder mehrteiliges Bauteil (12; 22) eingegossen ist.BAD ORIGINAL9. Werkstück nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet,daß das metallische Bauteil (12; 22; 2211J aus zwei- oder mehreren ineinander angeordneten Rohren (a, b; a11, b11, c11) mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt besteht.10. Werkstück nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,daß das innere Rohr (a; a11) des metallischen Bauteiles (12; 22; 22'') aus legiertem Stahl, beispielsweise Chrom-Nickelstahl, aus Kupfer, Messing oder einem ähnlichen Werkstoff und eines oder mehrere der mit dem Werkstück verbundenen äußeren Rohren (b; b11, c11) aus Stahl bestehen.11. Werkstück nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet,daß das metallische Bauteil (22") aus Materialien (a1, b1) mit unterschiedlichen Schmelzpunkten zusammengesetzt ist.12. Werkstück nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11,dadurch gekennzeichnet,daß das metallische Bauteil (22) an einem oder beiden Enden in seinem äußeren Bereich (Rohr b) axial zurückgesetzt ausgebildet ist, derart, daß dessen Stirnseite teilweise von !5 dem vergossene/ Werkstoff des Werkstückes (21) umschlossen ist,22. November /982 e-1
A 6o81BAD ORIGINAL
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