DE3640393A1 - Verfahren zur bildung von kanaelen in gusskoerpern fuer das durchleiten von medien zur temperaturbeeinflussung sowie gusskoerper zur verwendung als temperaturbeaufschlagtes bauteil oder werkzeug - Google Patents

Verfahren zur bildung von kanaelen in gusskoerpern fuer das durchleiten von medien zur temperaturbeeinflussung sowie gusskoerper zur verwendung als temperaturbeaufschlagtes bauteil oder werkzeug

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DE3640393A1
DE3640393A1 DE19863640393 DE3640393A DE3640393A1 DE 3640393 A1 DE3640393 A1 DE 3640393A1 DE 19863640393 DE19863640393 DE 19863640393 DE 3640393 A DE3640393 A DE 3640393A DE 3640393 A1 DE3640393 A1 DE 3640393A1
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alloys
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Hans Hilgenstock
Manfred Albedyhl
Uwe Plociennik
Detlef Gronert
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SMS Schloemann Siemag AG
Schloemann Siemag AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10Cores; Manufacture or installation of cores
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0072Casting in, on, or around objects which form part of the product for making objects with integrated channels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

Für viele technische Anwendungen werden Gußkörper bzw. Gußteile mit Kanälen zur Wärmeübertragung benötigt, um unerwünscht hohe Temperaturen zu vermeiden oder bestimmte Temperaturen einzustellen (z. B. Kühlen und Aufwärmen von Druckgußformen zum Gießen von Kurbelgehäusen). Bisher werden die Kanäle im allgemeinen nachträglich auf mechanischem Wege (z. B. durch Bohren) hergestellt. Dabei lassen sich die Kanäle auf mechanischem Wege schlecht als Wendeln, Spiralen und Bögen ausbilden. Diese mechanischen Verfahren haben bei gekrümmten Oberflächen des Gußkörpers dann insbesondere den Nachteil, daß man mit ihnen keine gleichmäßigen Abstände zu den Wärmetauscherflächen der Medienkanäle erzeugen kann. Diese ungleichen Abstände führen zu unterschiedlichen Kühl- bzw. Aufwärmverhältnissen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der genannten Nachteile ein Verfahren zur Bildung von Kanälen sowie einen Gußkörper vorzustellen, wobei eine beliebige Lage der Kanäle und ein gleichmäßiger Wärmeübergang in beliebiger Weise gewährleistet werden kann. Der Gußkörper soll auch im wesentlichen leichter und kostengünstiger herstellbar und bearbeitbar sein. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach dem neuen Verfahren dadurch, daß die Kanäle während des Gießvorganges gebildet werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kanäle als Rohrsystem in der Gußform vor dem Gießvorgang verlegt werden. Diese Rohrsysteme lassen sich gut der Kontur der Gußform bzw. dem gewünschten Gußkörper anpassen, wodurch gleiche Abstände zu den wärmeübertragenden Flächen zur Erreichung gleichmäßiger Wärmeübergangsverhältnisse (z.B. beim Erwärmen von Druckgußformen und späterer Abkühlung der Gußteile) eingestellt werden können.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Rohrsystem während des Gießvorganges von Kühlmittel durchströmt. Auf diese Weise kann die Erstarrung und weitere Abkühlung des Gußkörpers kontrolliert und gezielt beeinflußt werden, beispielsweise auch durch Erwärmung bzw. einer zeitweisen Konstanthaltung der Temperatur, um bestimmte gewünschte Materialeigenschaften zu erzeugen.
Vorteilhaft wird das Rohrsystem gleichzeitig oder nacheinander von verschiedenen Kühlmitteln durchströmt. Mit dieser Maßnahme können unterschiedliche Abkühlbedingungen bzw. -charakteristiken in weiten Grenzen auf einfache Weise variiert werden.
Ferner wird nach der Erfindung vorteilhaft das Rohrsystem während oder nach der Erstarrung des Gußkörpers entfernt, beispielsweise um bessere Wärmeübergangsverhältnisse im Endprodukt zu schaffen.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird zur Entfernung des Rohrsystems dieses geschmolzen und die Schmelze mittels eines druckbeaufschlagten Mediums, vorzugsweise Druckluft ausgetrieben. Besonders vorteilhaft wird zum Aufschmelzen des Rohrsystems die Restwärme des Gußkörpers ausgenutzt, wobei im günstigsten Fall die Kühlung des Rohrsystems bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Rohrsystems, aber unterhalb der Erstarrungstemperatur des Gußkörpers abgeschaltet wird und die Restwärme dann ausreicht, das Rohrsystem zu schmelzen. Eine solche Verfahrensweise reduziert die Energiekosten in erheblichem Maße. Zur Erleichterung einer solchen Verfahrensweise wird das Rohrsystem dabei aus einem Werkstoff mit wesentlich niedrigerem Schmelzpunkt als der Gußkörper hergestellt. Zur Entfernung des Rohrsystems kann dieses aber ebenso auf chemischem oder elektrochemischem Wege aufgelöst werden, in dem beispielsweise durch das Rohrsystem eine Säure, ein Säuregemisch oder eine Lauge geleitet wird, gegebenenfalls auch durch Anlegen eines elektrischen Feldes.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Rohrsystem im Gußkörper verbleibt. Hierbei handelt es sich um eine besonders kostengünstige Maßnahme, die immer dann zur Anwendung gelangen kann, wenn es die spezifischen Verwendungsbedingungen des Gußkörpers zulassen.
Die Aufgabe der Erfindung wird für einen Gußkörper mit Kanälen für das Durchleiten von Medien zur Temperaturbeeinflussung dadurch gelöst, daß der Gußkörper während oder nach seiner Erstarrung ein Rohrsystem aufweist. Mit großem Vorteil kann dieses Rohrsystem beliebig formmäßig angepaßt sein, so daß ideale Wärmeübergangsbedingungen, je nach Verwendungsart z.B. als Druckgußform zur Erwärmung und zur Kühlung beim Gießen oder auch in bezug auf die spätere Verwendung des Gußstückes als Bauteil eingestellt werden können. Besonders vorteilhaft ist das Rohrsystem auf einfache Weise entfernbar, so daß im Gußkörper keine Materialien unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit verbleiben. Es kann aber auch im Einzelfall sinnvoll sein, wenn das Rohrsystem mit dem Gußkörper verbunden bleibt, beispielsweise durch eine Teilverschmelzung der Außenhaut des Rohrsystems mit dem Gußkörper. Die zurückgebliebenen Hohlräume dienen im Endprodukt dann als Kanäle zur Wärmeübertragung. Dabei ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß das Rohrsystem aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff besteht. Darüber hinaus kann das Rohrsystem auch aus einem niedriger als der Gußkörper schmelzenden Material bestehen. Ferner kann aber ebenso vorteilhaft für das Rohrsystem ein gegenüber dem Gußkörper chemisch oder elektrochemisch leicht lösliches Material verwendet werden.
Bei Gußkörpern aus Stahl oder Eisen ist das Rohrsystem aus einem Nichteisenmetall, vorzugsweise aus Kupfer, Aluminium oder deren Legierungen. Bei Gußkörpern aus Kupfer oder seinen Legierungen besteht das Rohrsystem aus Aluminium oder seinen Legierungen, bei Gußkörpern aus Aluminium oder seinen Legierungen wird vorzugsweise Zink oder seine Legierungen als Werkstoff ausgewählt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles.
Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Gußkörper mit Gießform in geschnittener Seitenansicht,
Fig. 2 wie Fig. 1, gedreht um 90 Grad aus der Zeichenebene als Seitenansicht,
Fig. 3 wie Fig. 1, jedoch in geschnittener Draufsicht.
Gemäß den Fig. 1 bis 3 besitzt die Gießform (1) einen Hohlraum (2), in dem sich nach dem Gießvorgang und der Erstarrung des Gießmaterials der Gußkörper (3) bildet. Vor Beginn des Gießvorganges werden in den Hohlraum (2) durchströmte Hohlkörper in Form eines Rohrsystems (4) eingelegt und an geeigneter Stelle mit Einlauf (5) und Auslauf (6) durch die Wandung der Gießform (1) geführt. Während des Gießvorganges wird das Rohrsystem (4) zweckmäßigerweise zur Verhinderung eines vorzeitigen Aufschmelzens und zur Erreichung gleichmäßiger Abkühlbedingungen sowie gewünschter Materialeigenschaften von Kühlmittel (7, 8) durchströmt, wobei es sich um unterschiedliche Medien handeln kann (beispielsweise Wasser, Öl, Emulsionen, flüssiger Stickstoff etc.), deren Zufuhrleitungen umschaltbar ausgebildet sind.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nicht auf das in den Zeichnungsfiguren dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können beispielsweise, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, die Leitungen des Rohrsystems beliebige Querschnitte aufweisen, in beliebiger Weise geformt sein und auch mehrschichtig übereinander liegen. Die jeweilige konstruktive Ausgestaltung ist in Anpassung an die spätere Verwendung des Gußkörpers dem Fachmann anheimgestellt.

Claims (19)

1. Verfahren zur Bildung von Kanälen in Gußkörpern, für das Durchleiten von Medien zur Temperaturbeeinflussung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle während des Gießvorganges gebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle als Rohrsystem in der Gußform vor dem Gießvorgang verlegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem während des Gießvorganges von Kühlmittel durchströmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem gleichzeitig oder nacheinander von verschiedenen Kühlmitteln durchströmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem während oder nach der Erstarrung des Gußkörpers entfernt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung des Rohrsystems dieses geschmolzen und die Schmelze mittels eines druckbeaufschlagten Mediums, vorzugsweise Druckluft ausgetrieben wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufschmelzen des Rohrsystems die Restwärme des Gußkörpers ausgenutzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung des Rohrsystems dieses auf chemischem oder elektrochemischem Wege aufgelöst und entfernt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem durch Anschmelzen mit dem Gußkörper verbunden wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem im Gußkörper verbleibt.
11. Gußkörper mit Kanälen für das Durchleiten von Medien zur Temperaturbeeinflussung, vorzugsweise hergestellt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche des erfindungsgemäßen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußkörper (3) während oder nach seiner Erstarrung ein Rohrsystem (4) aufweist.
12. Gußkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem (4) auf einfache Weise entfernbar ist.
13. Gußkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem (4) mit dem Gußkörper (3) verbunden ist.
14. Gußkörper nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem (4) aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff besteht.
15. Gußkörper nach Anspruch 11, 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem (4) aus einem niedriger als der Gußkörper (3) schmelzenden Material besteht.
16. Gußkörper nach Anspruch 11, 12, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem (4) aus einem gegenüber dem Gußkörper (3) chemisch oder elektrochemisch leicht löslichem Material besteht.
17. Gußkörper nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gußkörpern (3) aus Stahl oder Eisen das Rohrsystem (4) aus einem Nichteisenmetall, vorzugsweise aus Kupfer, Aluminium oder deren Legierungen besteht.
18. Gußkörper nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gußkörpern (3) aus Kupfer oder seinen Legierungen das Rohrsystem (4) aus Aluminium oder seinen Legierungen besteht.
19. Gußkörper nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gußkörpern (3) aus Aluminium oder seinen Legierungen das Rohrsystem (4) aus Zink oder seinen Legierungen besteht.
DE19863640393 1986-11-26 1986-11-26 Verfahren zur bildung von kanaelen in gusskoerpern fuer das durchleiten von medien zur temperaturbeeinflussung sowie gusskoerper zur verwendung als temperaturbeaufschlagtes bauteil oder werkzeug Withdrawn DE3640393A1 (de)

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