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 werkzeugInfo
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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.
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Also Published As
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