DE3613003A1

DE3613003A1 - Geschaeumtes formmodell und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3613003A1
Application number: DE19863613003
Authority: DE
Inventors: Richard L. Collierville Tenn. Morris
Original assignee: Outboard Marine Corp
Current assignee: Outboard Marine Corp
Priority date: 1985-05-17
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1986-11-20
Anticipated expiration: 2006-04-18
Also published as: JPH072261B2; IT8647853A0; IT1203765B; GB2175523A; FR2581903B1; CA1246831A; FR2581903A1; US4657063A; GB2175523B; JPS61266148A; DE3613003C2; GB8607049D0

Description

Geschäumtes Formmodell und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein geschäumtes Formmodell sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zum Gießen eines luftgekühlten Zylinderkopfes nach dem Gießverfahren mit verlorener Schaumstofform. Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gießen von Metallen.

Geschäumte Formmodelle für das Gießen mit verlorener Schaumstofform werden im allgemeinen dadurch hergestellt, daß man Polystyrol kugelchen in eine Form mit einem Formhohlraum einspritzt, der die Gestalt des gewünschten Schaumstoffmodel 1s hat. Obgleich die Polystyrol kugelchen theoretisch jede beliebige Größe haben können, ist die am ehesten verfügbare und bei weitem wirtschaftlichste Größe diejenige, die für die Herstellung von Styrol schaumstoffbechern benutzt wird. Kleine Kügelchen sind wesentlich teuerer oder sogar nicht erhältlich. Bei Einsatz herkömmlicher Verfahren ist es schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, eine ausreichende Füllung der Form oder Passagen eines Formhohlraumes zu erhalten, der für die Bildung des Schaumstoffmodells verwendet wird, sofern irgendwelche Teile des Schaumstoffmodells mit einer nennenswerten Länge (z.B. 25,4 mm) eine Dicke von weniger als dem 3- bis 4-fachen des Durchmessers der Kügelchen haben, die für die Bildung des Modells verwendet werden. Bei Kügelchen herkömmlicher Größe ist es schwierig, Model 1bereiche mit einer Dicke von weniger als 4,6 mm zu füllen.

Eine Dicke von 4,6 mm ist für wirksame Kühlrippen an einem luftgekühlten Zylinder zu groß. Somit kann ein Schaumstoffmodell für einen luftgekühlten Zylinderkopf mit ausreichend dünnen Kühlrippen nicht durch Spritzformen des Modells in einem Stück hergestellt werden, da die Rippen des

Modells nicht ausreichend gefüllt werden.

Beim Gießen mit verlorener Schaumstoffform ist es bekannt, das Formmodell dadurch zu schaffen, daß man verschiedene Teile des Modells miteinander verklebt.

Zum Stand der Technik betreffs des Gießens mit verdampfenden Modellen und des Gießens von Motorteilen wird auf folgende US-Patentschriften verwiesen: 4 197 899, 2 461 416, 3 302 256, 3 898 654, 4 015 654, 4 231 413, Re. 31 488, 4 462 453.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Formmodells für die Fertigung eines luftgekühlten Zylinderkopfes im Gießverfahren mit verlorener Schaumstofform, wobei der Zylinderkopf eine Kühlrippe aufweist, das sich dadurch auszeichnet, daß man einen Rippenteil des Modells mit einer Kühlrippe fertigt, einen Hauptteil des Modells herstellt und den Rippenteil am Hauptteil befestigt.

Der erste Fertigungsschritt kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das Vorsehen einer Form mit einem Formhohlraum, der die Gestalt des Rippenteils hat, wobei der Formhohlraum einen Rippenhohlraumbereich mit einer Basis enthält, und das Einspritzen von Schaumstoffpartikelη in den Formhohlraum an einer Stelle nahe der Basis des Rippenhohlraumbereiches umfassen.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der erste Fertigungsschritt das Vorsehen von Schaumstoffpartikelη mit einem Durchmesser, das Vorsehen einer Form mit einem Formhohlraum, der die Gestalt des Rippenteiles hat, und einen Rippenhohlraumbereich mit einer Basis aufweist, wobei die Dicke das 2-fache des Partikeldurchmessers und die Länge etwa 25,4 mm beträgt, und das Einspritzen der Schaumstoffpartikel in den Formhohlraum an einer Stelle nahe der Basis des Rippenhohlraumbereiches umfaßt.

Gemäß einer anderen Weiterbildung kann die Befestigung des Rippenteils am Hauptteil durch Verkleben dieser Teile erfolgen.

Eine andere Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Rippenteil mit einer Vielzahl von Kühlrippen gefertigt wird.

Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Formmodells zur Bildung eines luftgekühlen Zylinderkopfes durch Gießen mit verlorener Schaumstofform, wobei der Zylinderkopf eine Auslaßöffnung, eine Auslaßpassage, eine Einlaßöffnung, eine Einlaßpassage und eine Kühlrippe aufweist, das sich dadurch auszeichnet, daß man einen Rippenteil des geschäumten Formmodells mit einer Kühlrippe herstellt, indem man geschäumte Partikel mit einem Durchmesser vorsieht, eine Form mit einem Formhohlraum schafft, der die Gestalt des Rippenteiles hat und einen Rippenhohlraumbereich mit einer Basis aufweist, wobei die Dicke etwa das 2-fache des Partikeldurchmessers und die Länge etwa 25,4 mm beträgt, und die Schaumstoffpartei1 in den Formhohlraum an einer Stelle nahe der Basis des Rippenhohlraumbereiches einspritzt, einen Hauptteil des geschäumten Formmodells mit einer Auslaßöffnung, einer Auslaßpassage, einer Einlaßöffnung und einer Einlaßpassage fertigt, und den Rippenteil am Hauptteil anklebt.

Ein erfindungsgemäßes geschäumtes Formmodell zum Gießen eines luftgekühlten Zylinderkopfes in einem Gießverfahren mit verlorener Schaumstofform zeichnet sich durch ein Hauptteil des geschäumten Formmodells aus, welches einen Zylinderkopf bildet, und einen Rippenteil, der am Hauptteil befestigt ist und eine Kühlrippe aufweist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht das Modell aus

Schaumstoffpartikeln mit einem Durchmesser und hat die Kühlrippe eine Dicke von etwa dem 2-fachen Partikeldurchmesser und eine Länge von etwa 25, 4 mm.

Eine andere Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, daß der Hauptteil einen ersten Nebenteil und einen zweiten Nebenteil, der am ersten Nebenteil befestigt ist, aufweist, und daß der Rippenteil am ersten Nebenteil befestigt ist. Dabei kann gemäß einer anderen Weiterbildung ein zweiter Rippenteil vorgesehen sein, der am ersten Nebenteil befestigt ist, wobei der zweite Nebenteil am ersten Nebenteil und am zweiten Rippenteil befestigt ist.

Gemäß einer anderen Weiterbildung kann der erste Nebenteil eine Einlaßöffnung, einen Abschnitt der Einlaßpassage, einen Abschnitt der Auslaßöffnung und einen Abschnitt der Auslaßpassage aufweisen, der zweite Rippenteil einen Abschnitt der Auslaßöffnung und einen Abschnitt der Auslaßpassage enthalten und der zweite Nebenteil einen Abschnitt der Auslaßpassage und einen Abschnitt der Einlaßpassage aufweisen.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in der Schaffung eines Verfahrens, welches gekennzeichnet ist durch Fertigung eines Model 1rippentei1 es mit einer Kühlrippe, durch Vorsehen einer Form mit einem Formhohlraum, der die Gestalt des Rippenteiles und einen Rippenhohlraumbereich mit einer Basis hat, und durch Einspritzen von Schaumstoffpartikelη in den Formhohlraum an einer Stelle nahe der Basis des Ri ppenhohl raurnberei ches , Fertigung eines Model 1 haupttei 1 es und Befestigung des Rippenteiles am Hauptteil. Hierdurch wird ein Schaumstoffmodell für einen luftgekühlten Zylinderkopf mit ausreichend dünnen Kühlrippen geschaffen, da die Erfindung die Bildung von Model 1bereichen mit einer Dicke von etwa dem 2-fachen Kugel durchmesser ermöglicht, während bislang diese Abschnitte eine Dicke von etwa dem 3- bis 4-fachen des

Kugeldurchmessers hatten. Bei Verwendung von Kügelchen mit herkömmlicher Größe ermöglicht das Verfahren die Herstellung von Kühlrippen mit einer Länge von etwa 25,4 mm und einer Dicke von etwa 2,3 mm.

Ein weiteres Hauptmerkmal ist die Schaffung eines geschäumten Formmodells zum Gießen eines luftgekühlten Zylinderkopfes nach dem Gießverfahren mit verlorener Schaumstofform, welches Modell einen Hauptteil, der einen Zylinderkopf und einen Rippenteil umfaßt, welches am Hauptteil befestigt ist, und eine oder mehrere Kühlrippen aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten geschäumten Formmodells,

Fig. 2 eine auseinander gezogene Ansicht des Modells,

Fig. 3 eine geschnittene Ansicht einer Form zur Bildung eines Rippenteiles des Formmodells,

Fig. 4 eine Seitenansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 2 von einem der Rippenteile des geschäumten Formmodells,

Fig. 5 eine Unteransicht des oberen Nebenteils des Hauptteiles des Modells,

Fig. 6 eine Unteransicht des Modells.

Ein geschäumtes Formmodell 11 nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Obgleich es sich versteht, daß das geschäumte Modell 11 kein Zylinderkopf ist, sondern vielmehr ein Modell mit einer Ausbildung, die identisch mit einem

dadurch herzustellenden Zylinderkopf ist, wird das geschäumte Modell 10 unter Verwendung der für einen Zylinderkopf üblichen Terminologie nachfolgend beschrieben. Z.B. wird für die Passage im geschäumten Modell 10, die der Auslaßpassage des Zylinderkopfes entspricht, auch beim Modell der Ausdruck "Auslaßpassage" verwendet.

Wie am besten aus der Unteransicht nach Fig. 6 hervorgeht, umfaßt das Modell 10 eine nach unten ausmündende Einlaßöffnung 12 und eine nach unten ausmündende Auslaßöffnung 14. Das Modell 10 enthält ferner eine Einlaßpassage 16, die mit der Einlaßöffnung 12 und einer Einlaßöffnung 18 in Verbindung steht, und eine Auslaßpassage 20, die sich zwischen der Auslaßöffnung 14 und einer Auslaßöffnung 21 erstreckt (Fig. 1). Das Modell 10 umfaßt ferner erste und zweite Sätze Kühlrippen 26 und 28 (Fig. 1) mit einer Dicke von etwa 2,3 mm und einer Länge von 25,4 mm.

Das Modell 11 umfaßt einen Hauptteil mit einem ersten oder unteren Nebenteil 30, welcher die Einlaßöffnung 12 und einen Abschnitt der Auslaßöffnung 14 enthält, wie dies am besten aus Fig. 2 und 6 hervorgeht. Der erste Nebenteil 30 umfaßt ferner einen unteren Abschnitt der Einlaßpassage 16 und einen Abschnitt der Auslaßpassage 20, vgl. Fig. 2. Der erste Nebenteil 30 hat eine im wesentlichen flache obere Fläche 32, eine Seitenfläche 34, die nahe der Auslaßöffnung 14 und der Auslaßpassage 20 liegt, und eine Fläche 35, die nahe der Einlaßöffnung 12 und der Einlaßpassage 16 angeordnet ist.

Der Hauptteil umfaßt ferner einen zweiten oder oberen Nebenteil 36 mit einem oberen Abschnitt der Einlaßpassage 16 und einem oberen Abschnitt der Auslaßpassage 20, vgl. Fig. 5. Der zweite Nebenteil 36 hat eine untere Fläche 42, die im wesentlichen flach und an die obere Fläche 32 des ersten Nebenteiles 30 anpaßbar ist.

Das Modell 10 umfaßt ferner einen Teil 44 (Fig. 2) mit einem ersten Satz Kühlrippen 26. Der erste Rippenteil 44 hat eine Bodenfläche 46, die im wesentlichen flach ist und in engem Abstand parallel zur Basis der Kühlrippen 26 liegt. Die Bodenfläche 46 ist der Fläche 35 des ersten Nebenteiles 30 angepaßt.

Das Modell 10 umfaßt ferner einen zweiten Teil 48 (Fig. 2 und 4) mit einem zweiten Satz Kühlrippen 28, einem Abschnitt der Auslaßöffnung 14 (Fig. 2) und einem unteren Abschnitt der Auslaßpassage 20. Der zweite Rippenteil 48 hat eine Bodenfläche 50, die im wesentlichen flach ist und in engem Abstand parallel zur Basis der Kühlrippen 28 steht. Die Bodenfläche 50 ist der Seitenfläche 34 des ersten Nebenteiles 30 angepaßt. Der zweite Rippenteil 48 hat ferner eine obere Fläche 52, die einem Abschnitt der unteren Fläche 42 des zweiten Nebenteiles 36 angepaßt ist.

Die Auslaßöffnung 14, die Auslaßpassage 20, die Einlaßöffnung 12 und die Einlaßpassage 16 sind auf die ersten und zweiten Nebenteile 30 und 36 und den zweiten Rippenteil 48, wie beschrieben und dargestellt, aufgeteilt, was die Herstellung der Einzelteile des geschäumten Musters 10 vereinfacht, indem die für die Herstellung dieser Einzelteile erforderlichen Formen einfacher aufgebaut sein können.

Erfindungsgemäß wird jedes Rippenteil 44 und 48 dadurch hergestellt, daß man eine Form 54 (die Form des ersten Rippenteiles 44 ist in Fig. 3 gezeigt) mit einem Formraum 56 mit der Gestalt des gewünschten Rippenteiles vorsieht, wobei der Formraum 56 ferner entsprechend den Kühlrippen ausgebildete Formbereiche und eine Basis hat, die der Basis der Kühlrippen entspricht. Die den Rippen entsprechenden Formbereiche haben eine Dicke von etwa 2,5 mm und eine Länge

von 25,4 mm, wobei diese Abmessungen den Abmessungen der Kühlrippen entsprechen. Die Herstellung des Rippenteiles erfolgt vorzugsweise dadurch, daß man Schaumstoffpartikel mit einem Durchmesser in den Formhohlraum 56 mit einer Schaumeinspritzdüse 58 an einer Stelle einspritzt, die nahe der Basis der den Rippen entsprechenden Formbereiche liegt. Dies bedeutet, daß die Düse so angeordnet wird, daß die Kügelchen längs eines relativ geraden kurzen Weges in die den Rippen entsprechenden Formbereich bewegt werden. Wenn sich die Kügelchen um Ecken herumbewegen müßten oder ihr Weg zu den Formbereichen, die den Rippen entsprechen, zu lang wäre, wurden sie die kinetische Energie verlieren, was eine nicht ausreichende Füllung der Formbereiche ergäbe. Es wurde bei Versuchen festgestellt, daß ein relativ gerader Weg wichtiger als ein relativ kurzer Weg ist. Kügelchen mit herkömmlicher Abmessung können mehr als 50 mm längs eines relativ geraden Weges laufen, um Kühlrippen mit einer Dicke von 2,3 mm (etwa das 2-fache des Partikeldurchmessers) und einer Länge von 25,4 mm auszufüllen. Es wurde ferner festgestel1t, daß Rippen mit einer Länge von mehr als 25,4 mm ausgefüllt werden können, wenn die Dicke größer als 2,3 mm ist.

Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von Kühlrippen mit einer Dicke von etwa dem 2-fachen Partikeldurchmesser eher als mit dem 3- oder 4-fachen Partikeldurchmesser.

Die Fertigung des ersten Rippenteiles 44 ist in Fig. 3

gezeigt. Die Lage der für die Fertigung des zweiten

Rippenteiles 48 verwendeten Düse ist in Fig. 2 mit X angedeutet.

Die ersten und zweiten Nebenteile 30 und 36 des Hauptteiles können unter Anwendung herkömmlicher Verfahren, wie sie für die Ausbildung geschäumter Modelle verwendet werden, hergestellt werden. Wenn sämtliche vier Teile des geschäumten

Modells 10 gefertigt worden sind, wird das Modell 10 zusammengesetzt, indem man die Basis 46 des ersten Rippenteiles 34 an der betreffenden Fläche 35 des ersten Nebenteiles 30 befestigt, die Basis 50 des zweiten Rippenteiles 48 an der betreffenden Seitenfläche 34 des ersten Nebenteiles 30 und die Unterfläche 42 des zweiten Nebenteiles 36 an den betreffenden oberen Flächen 32 und 52 des ersten Nebenteiles 30 und zweiten Rippenteiles 48 befestigt. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung dieser Teile, indem die entsprechenden Flächen in bekannter Weise miteinander verklebt werden.

Claims

Outboard Marine Corporation, Waukegan, Illinois, USA 100 Sea-Horse Drive Geschäumtes Formmodell und Verfahren zu seiner Herstellung Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Formmodells zur Bildung eines luftgekühlten Zylinderkopfes durch Gießen mit verlorener Schaumstofform, wobei der Zylinderkopf eine Kühlrippe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Rippenteil mit einer Kühlrippe des Modells herstellt, einen Hauptteil des Modells herstellt und den Rippenteil am Hauptteil befestigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Fertigungsschritt die Schaffung einer Form mit einem Formhohlraum, der die Gestalt des Rippenteiles hat und einen Rippenhohlraumbereich mit einer Basis aufweist, und das Einspritzen von Schaumstoffpartikel in den Formhohlraum an einer Stelle nahe der Basis des Rippenhohlraumbereiches

umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Fertigungsschritt das Vorsehen von Schaumstoffpartikeln mit einem Durchmesser, die Schaffung einer Form mit einem Formhohlraum, der die Gestalt des Rippenteiles hat und einen Rippenhohlraumbereich mit einer Basis aufweist, deren Dicke etwa das 2-fache des Partikeldurchmessers und deren Länge etwa 25,4 mm beträgt, und das Einspritzen der Schaumstoffpartikel in den Formhohlraum an einer Stelle nahe der Basis des Rippenhohlraumbereiches umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung durch Kleben des Rippenteiles am Hauptteil erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Fertigungsschritt die Herstellung eines Rippenteiles mit einer Vielzahl von Kühlrippen umfaßt.

6. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Formmodells zur Bildung eines luftgekühlten Zylinderkopfes durch Gießen mit verlorener Schaumstofform, wobei der Zylinderkopf eine Auslaßöffnung, eine Auslaßpassage, eine Einlaßöffnung, eine Einlaßpassage und eine Kühlrippe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Rippenteil des Modells mit einer Kühlrippe herstellt, indem man geschäumte Partikel mit einem Durchmesser vorsieht, eine Form mit einem Formhohlraum schafft, der die Gestalt des Rippenteiles hat und einen Rippenhohlraumbereich mit einer Basis aufweist, deren Dicke etwa das 2-fache des Parti kel durchmessers und deren Länge etwa 25,4 mm beträgt, die Schaumstoff parti kel in den Formhohlraum an einer Stelle nahe der Basis des Rippenhohlraumbereiches einspritzt, einen Hauptteil des

Formmodells mit einer Auslaßöffnung, einer Auslaßpassage, einer Einlaßöffnung und einer Einlaßpassage fertigt, und den Rippenteil am Hauptteil anklebt.

7. Geschäumtes Formmodell zum Gießen eines luftgekühlten Zylinderkopfes in einem Gießverfahren mit verlorener Schaumstofform, gekennzeichnet durch ein Hauptteil des Formmodells, welches einen Zylinderkopf bildet, und einen Rippenteil (44, 48), der am Hauptteil befestigt ist und eine Kühlrippe aufweist.

8. Modell nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieses aus geschäumten Partikeln mit einem Durchmesser besteht, wobei die Kühlrippe eine Dicke von etwa dem 2-fachen Partikeldurchmesser und eine Länge von etwa 25,4 mm hat.

9. Modell nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rippenteil am Hauptteil angeklebt ist.

10. Modell nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rippenteil eine Vielzahl von Kühlrippen aufweist.

11. Modell nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil einen ersten Nebenteil (30) und einen zweiten Nebenteil (36), der am ersten Nebenteil befestigt ist, aufweist, und daß der Rippenteil am ersten Nebenteil befestigt i st.

12. Modell nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen zweiten am ersten Nebenteil (30) befestigten Rippenteil (48), wobei der zweite Nebenteil (36) am ersten Nebenteil (30) und am zweiten Rippenteil befestigt ist.

13. Modell nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Nebenteil (30) eine Einlaßöffnung, einen Abschnitt

der Einlaßpassage, einen Abschnitt der Auslaßöffnung und einen Abschnitt der Auslaßpassage aufweist, daß der zweite Rippenteil (48) einen Abschnitt der Auslaßöffnung und einen Abschnitt der Auslaßpassage enthält, und daß der zweite Nebenteil einen Abschnitt der Auslaßpassage und einen Abschnitt der Einlaßpassage aufweist.

14. Geschäumtes Formmodell zum Gießen mit verlorener Schaumstofform eines luftgekühlten Zylinderkopfes, gekennzeichnet durch einen Hauptteil des Formmodells zur Bildung eines Zylinderkopfes mit einem ersten Nebenteil (30), der eine Einlaßöffnung, einen Abschnitt einer Einlaßpassage, einen Abschnitt einer Auslaßöffnung und einen Abschnitt einer Auslaßpassage enthält, und einem zweiten Nebenteil (36), der am ersten Nebenteil befestigt ist und einen Abschnitt der Auslaßpassage sowie einen Abschnitt der Einlaßpassage aufweist, einen ersten Rippenteil (49) des Formmodells, der am ersten Nebenteil befestigt ist und eine Vielzahl von Kühlrippen aufweist, und einen zweiten Rippenteil des Formmodells, der am ersten Nebenteil und am zweiten Nebenteil befestigt ist und eine Vielzahl von Kühlrippen, einen Abschnitt der Auslaßöffnung und einen Abschnitt der Auslaßpassage aufweist.

15. Modell nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dieses aus Schaumstoffpartikelη mit einem Durchmesser besteht, und daß die Kühlrippen am ersten und zweiten Rippenteil (44, 48) jeweils eine Dicke von etwa dem 2-fachen Partikeldurchmesser und eine Länge von etwa 25,4 mm haben.