DE3836190A1

DE3836190A1 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF CASTING PARTS WITH A MOLDED, AT LEAST APPROXIMATELY, GAS-TIGHT, HIGH-TEMPERATURE INSULATION

Info

Publication number: DE3836190A1
Application number: DE3836190A
Authority: DE
Inventors: Fridolin Bissinger
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Priority date: 1988-10-24
Filing date: 1988-10-24
Publication date: 1990-05-03
Also published as: WO1990004472A1; DE58908862D1; EP0439521B1; ATE116581T1; EP0439521A1; CA2001396A1; JPH04502883A

Abstract

A full-mould casting process for manufacturing castings with internal high-temperature thermal insulation (2) permits rational, defect-free mass production of castings with low wall thicknesses and narrow tolerances. As the heat insulation (2) is impermeable to gas, however, the steam in the foam mould (11) cannot pass across the wall of the pattern. Because of the insulating effect of the high-temperature thermal insulation (2), the steam can be directed over the perimeter of the pattern and removed by suction on the opposite side while retaining sufficient heat in the region of the steam outlet for complete foaming.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußteilen mit umgossener, zum Beispiel wegen einer metallischen Abdeckung gasdichten oder einen Durchgang von Gasen erschwerenden Hochtemperaturdämmung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing Castings with cast, for example because of a metallic cover gas-tight or a passage of gases aggravating high temperature insulation, according to Preamble of claim 1.

Es sind seit langem Bestrebungen im Gange, insbesondere gasführende Teile von Brennkraftmaschinen wie den Brennraum, die Vorkammer/Wirbelkammer, Kolbenmulden, Aus-/Einlaßkanäle, Abgaskrümmer, Rohre, Turbolader oder Gasturbinengehäuse mit einer Hochtemperaturwärmedämmung zu versehen, wie dies etwa aus den deutschen Offenle gungsschriften 33 33 591, 34 11 935, 34 46 649 oder 35 21 467 ersichtlich ist. Mit einer solchen Wärmedämmung können der Wirkungsgrad bzw. die Leistungsdichte von Brennkraftmaschinen erhöht und deren Umweltbelastung reduziert werden. Beispielsweise bei Verwendung im Ab gassystem einer Brennkraftmaschine begünstigen hohe Temperaturen etwa eine Verminderung des Kohlenmonoxid ausstoßes infolge einer erleichterten Aufoxidation zu Kohlendioxid. Auch eine Abgasreinigung kann vorteilhaft bei höheren Temperaturen durchgeführt werden.Efforts have been underway for a long time, particularly gas-carrying parts of internal combustion engines such as the Combustion chamber, the prechamber / swirl chamber, piston bowls, Exhaust / inlet ducts, exhaust manifolds, pipes, turbochargers or Gas turbine housing with high temperature thermal insulation to provide, such as this from the German Offenle publications 33 33 591, 34 11 935, 34 46 649 or 35 21 467 can be seen. With such thermal insulation can the efficiency or the power density of Internal combustion engines increased and their environmental impact be reduced. For example, when used in Ab gas system of an internal combustion engine favor high Temperatures about a reduction in carbon monoxide emissions due to facilitated oxidation Carbon dioxide. Exhaust gas cleaning can also be advantageous be carried out at higher temperatures.

Dabei wäre theoretisch anzustreben, sämtliche gasfüh renden Wände aus entsprechend temperaturbeständigem Wärmedämmaterial auszuführen; dies ist aber in der Pra xis natürlich infolge der auftretenden Drücke und son stigen mechanischen Belastungen nicht möglich, so daß das gasführende Bauteil in der Praxis auch eine Abstüt zung durch ein tragendes Metallteil, zumeist ein Gußteil benötigt, welches aus wärmetechnischen Gründen vorteil haft an der Außenseite der Wand des gasführenden Bau teils angebracht ist.Theoretically, one should strive to gas all walls made of appropriately temperature-resistant Execute thermal insulation material; but this is in the Pra xis of course due to the pressures and son mechanical loads not possible, so that in practice, the gas-carrying component is also a support tongue through a load-bearing metal part, usually a cast part needed, which is advantageous for thermal reasons adheres to the outside of the wall of the gas-carrying structure partly attached.

Aus einer veröffentlichten Produktvorstellung der Firma G+H Montage GmbH ist speziell für Hubkolbenbrennkraft maschinen ein sogenanntes ISOLITE-Hochtemperatur-Dämm system bekannt, bei dem ein Dämmstoffkorpus aus kerami schen Hochtemperaturfasern des Systems Al₂O₃/SiO₂ beid seitig mit Bekleidungen aus dünnem Edelstahlblech ver sehen und so vorgefertigt, und sodann mit Metall umgos sen wird. Die innere Stahlblechbekleidung dient als me tallischer Führungskanal für die Heißgase, während die äußere Stahlblechbekleidung verhindert, daß beim Abguß Schmelze in den Faserkörper des Dämmkorpus eindringt. Auf diese Weise entsteht ein integrales Bauteil mit einer tragenden Gußwand als Außenhaut und einer unmit telbar daran anschließenden Hochtemperatur-Wärmedämm schicht mit glatter Stahlbegrenzung des Strömungsraums.From a published product presentation by G + H Montage GmbH, a so-called ISOLITE high-temperature insulation system is known especially for reciprocating internal combustion engines, in which an insulation body made of ceramic high-temperature fibers of the Al ₂ O ₃ / SiO _{2 system} with claddings made of thin stainless steel sheet on both sides see and so prefabricated, and then cast metal. The inner sheet steel cladding serves as a metallic guide channel for the hot gases, while the outer sheet steel cladding prevents melt from penetrating into the fiber body of the insulating body during casting. In this way, an integral component with a load-bearing cast wall as the outer skin and a directly adjoining high-temperature thermal insulation layer with a smooth steel boundary of the flow space is created.

Der Abguß eines solchen Teiles ist jedoch nicht frei von Schwierigkeiten. In der Regel werden die endseitigen Flansche des rohrförmigen Bauteils, beispielsweise eines Abgaskrümmers, spanend nachbearbeitet, so daß die Hoch temperaturdämmung vor dem axialen Ende des Bauteils en den muß. Somit muß für den Abguß die Hochtemperaturdäm mung an Kernen gehalten werden, die in axialer Nachbar schaft der Hochtemperaturdämmung von Schmelze beauf schlagt werden. Dies führt zu Problemen im Zusammenhang mit einer sauberen Zentrierung, so daß nicht unerheb liche Wandstärken des Gußstückes nicht unterschritten werden können. Weiterhin müssen die harten Kerne im Anschluß an den Abgußvorgang aus dem Innenraum des Gas führungskanals beseitigt werden, was aufwendig ist und zu einer Beschädigung der glatten Oberfläche der inneren Stahlblechbekleidung durch den Kernsand führen kann. Weiter ist schwierig zu vermeiden, daß Schmelze entlang der Oberfläche der Haltekerne zur Innenseite der Stahl blech-Bekleidung strömt.However, the casting of such a part is not free of Difficulties. As a rule, the end Flanges of the tubular component, for example one Exhaust manifold, machined so that the high thermal insulation before the axial end of the component that must. Thus, the high-temperature dam must be held on cores that are in axial neighbor shaft of high-temperature insulation of melt be hit. This leads to related problems with a clean centering, so that not insignificant Liche wall thicknesses of the casting not undercut can be. Furthermore, the hard cores in the Connection to the pouring process from the interior of the gas guide channel are eliminated, which is expensive and damage to the smooth surface of the inner Sheet steel clothing can lead through the core sand. Furthermore, it is difficult to avoid melting along the surface of the holding cores to the inside of the steel sheet clothing flows.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung derartiger, mit Hochtem peraturdämmung versehener Gußteile zu schaffen, welche sich für eine störungs- und fehlerfreiere rationelle Großserienfertigung bei exakt gleichbleibender, geringer Wandstärke des Gußwerkstückes eignet.In contrast, the invention is based on the object a method for producing such, with Hochtem to provide thermal insulation provided castings, which for a trouble-free and error-free rational Large-scale production with exactly the same, lower Wall thickness of the cast workpiece is suitable.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeich nenden Merkmale des Anspruchs 1.This problem is solved by the character nenden features of claim 1.

Mit einer solchen Anwendung des Vollformgießverfahrens für diesen Anwendungsfall gelingt es, die oben geschil derten Nachteile zu beseitigen. Die Schaumstofformen können in entsprechenden Schäumformen rationell in Großserie - ähnlich Spritzgußteilen - hergestellt wer den. Sie entsprechen in ihrer Ausbildung vollständig dem späteren Gußteil und enthalten bereits die Hochtempera turdämmung. Anschließend brauchen die so unter Verwen dung von Schaumkunststoff vorgefertigten Teile ledig lich noch in ein entsprechend fluidisiertes Formmedium wie Sand oder dgl. eingesetzt und, nach Verfestigung des Sandes etwa durch Unterdruck, abgegossen werden, wobei die Schmelze den Schaumkunststoff vergast und dessen Stelle einnimmt. Da beim Vollformgießverfahren die Schmelze automatisch exakt den Raum des Schaumkunst stoffes einnimmt, werden alle etwa auftretenden Schwie rigkeiten in bezug auf Dimensionierungen, Lagesicherun gen, Dichtstellen etc. in die Stufe der Herstellung des Schaumkunststoffmodelles verlagert, wo sie - anders als beim Umgang mit der Schmelze selbst - leicht beherrsch bar sind. With such an application of the full molding process for this application, it is possible to eliminate the disadvantages described above. The foam molds can rationally appropriate foam molds on a large scale - similar to injection molded parts - produced the Who. In their training they completely correspond to the later casting and already contain high-temperature insulation. Subsequently, the parts thus prefabricated using foamed plastic only need to be used in a correspondingly fluidized molding medium such as sand or the like and, after the sand has solidified, for example by negative pressure, are poured off, the melt gasifying the foamed plastic and taking its place. Since the melt automatically takes up the space of the foam plastic in the full-mold casting process, any difficulties that may arise with regard to dimensions, positional security, sealing points, etc. are shifted to the stage of the production of the foam plastic model, where - unlike when dealing with the melt themselves - are easily manageable.

Schaumstoffmodelle für das Vollformgießen werden übli cherweise so hergestellt, daß schäumbares Kunststoff granulat in einen Formhohlraum mit einer der Wandstärke des Gußteiles entsprechenden Breite eingeführt und dort durch Einleitung eines Wärmeträgermediums wie Heißdampf aufgeschäumt wird. Die Einleitung des Heißdampfes oder dgl. erfolgt dabei an einer Großfläche der Wand, und der Dampf wird nach Durchströmen des Granulats an der gegen überliegenden Wand abgesaugt. Durch diesen kurzen Weg des Dampfes durch das Granulat hindurch wird gewährlei stet, daß der Dampf auch im Bereich seines Austrittes noch ausreichende Wärmeenergie enthält, also noch aus reichend "unverbraucht" ist, um auch dort ein volles Aufschäumen zu gewährleisten. Hinsichtlich dieser Ver hältnisse darf beispielsweise auch auf die DE-OS 33 47 615 und die DE-OS 33 47 616 verwiesen und vollinhaltlich Bezug genommen werden.Foam models for full mold casting are common Usually manufactured so that foamable plastic granules in a mold cavity with a wall thickness of the casting corresponding width introduced and there by introducing a heat transfer medium such as superheated steam is foamed. The introduction of superheated steam or Like. Is done on a large surface of the wall, and the After flowing through the granulate, steam is opposed to the vacuumed over the wall. Through this short path the steam through the granules is guaranteed steady that the steam also in the area of its outlet still contains sufficient thermal energy, so still out sufficient "unused" to be a full there too To ensure foaming. With regard to this ver For example, DE-OS 33 47 615 and DE-OS 33 47 616 referenced and full reference is made.

Ein solches Vorgehen ist jedoch zur Herstellung von Schaumstoffmodellen für die hier herzustellenden Guß teile nicht möglich, da durch die Hochtemperaturdämmung hindurch ein Dampfdurchtritt nicht möglich ist. Daher kann der Dampf allenfalls entlang der Hochtemperatur dämmung auf die gegenüberliegende Seite des Modells ge saugt und dort abgezogen werden. Da die metallischen Wände der Schäumform, schon um ein vorzeitiges teilwei ses Aufschäumen des Kunststoffgranulats im Zuge der Einfüllung zu vermeiden, gegenüber dem Dampf erhebliche Untertemperatur besitzen, und dem Dampf weiterhin Ener gie für die Erwärmung des Kunststoffgranulats auf die Schäumtemperatur entzogen wird, ist eine solche Dampf führung parallel zur Großfläche einer Wand in der Regel nicht möglich, wenn im Bereich seines weit von der Ein trittstelle entfernten Austrittes ein vollständiges und sattes Aufschäumen erreicht werden soll; letzteres ist aber unbedingt erforderlich, um einen Abguß mit fehler freier Oberfläche des Gußteiles zu erhalten.However, such an approach is used to manufacture Foam models for the cast to be made here parts not possible because of the high temperature insulation steam penetration is not possible. Therefore the steam can at best along the high temperature insulation on the opposite side of the model sucks and be pulled off there. Because the metallic Walls of the foam form, already by an early part foaming of the plastic granulate in the course of Avoid filling, substantial compared to the steam Have low temperature, and the steam continues to ener gie for heating the plastic granulate on the Foam temperature is withdrawn, such steam usually parallel to the large surface of a wall not possible if its far from the one a complete and distant exit full frothing should be achieved; the latter is but absolutely necessary to make a cast with errors to get free surface of the casting.

Diese Schwierigkeit ist auch nicht dadurch zu lösen, daß der Dampf über einen längeren Zeitraum eingeleitet wird, so daß durch entsprechende Erwärmung der Wände der Schäumform der Wärmeverlust des neu eingeströmten Damp fes immer geringer wird und letztendlich noch Dampf der gewünschten hohen Temperatur im Bereich der Absaugung vorliegt; denn ein vollständiges Aufschäumen des Kunst stoffgranulats im Bereich der Eintrittsseite des Dampfes behindert dessen Strömung so stark, daß nur eine be grenzte Menge Dampfes eingebracht werden kann. Der Wär meinhalt dieses Dampfstoßes muß dann für das vollstän dige Aufschäumen des Kunststoffgranulats ausreichen.This difficulty cannot be solved by the fact that the steam is introduced over a longer period of time, so that by appropriate heating of the walls of the Foaming form the heat loss of the newly flowing steam fes is getting less and less and ultimately steam Desired high temperature in the suction area is present; because a complete foaming of art granulate in the area of the inlet side of the steam hinders its flow so much that only one be limited amount of steam can be introduced. The war The content of this burst of steam must then be complete sufficient foaming of the plastic granulate is sufficient.

Überraschend hat sich jedoch gezeigt, daß die Hochtem peraturdämmung der mit dem vorliegenden Verfahren her zustellenden Gußteile zwar einerseits infolge der zu geringen Gasdurchlässigkeit einen Dampfdurchtritt in der üblichen Weise quer durch die Wand verhindert, anderer seits aber infolge der Wärmedämmwirkung den Wärmeverlust des Dampfes auf seinem längeren Weg entlang des Umfanges der Wärmedämmung sehr spürbar vermindert, so daß er eine erheblich weitere Strecke in der Schäumform zurücklegen kann, bevor er verbraucht ist und eine vollständige Aufschäumung nicht mehr hervorrufen kann.Surprisingly, however, it has been shown that the Hochtem temperature insulation with the present method to be delivered castings on the one hand as a result of low gas permeability a passage of steam in the prevented the usual way across the wall, others on the other hand, due to the thermal insulation effect, the heat loss of steam on its longer path along the circumference the insulation is very noticeably reduced, so that it is a cover considerably more distance in the foam form can before it is used up and a complete Can no longer cause foaming.

Durch die Maßnahme des Anspruchs 2 wird erreicht, daß der Wärmeverlust des Dampfes auch auf der der Hochtem peraturdämmung gegenüberliegenden Seite der Schäumform minimiert wird, wobei diese Verminderung des Wärmever lustes begrenzt ist durch eine Maximaltemperatur der Wand der Schäumform, die unterhalb der Schäumtemperatur des Kunststoffgranulats und somit weit unterhalb der Dampftemperatur liegt.The measure of claim 2 ensures that the heat loss of the steam also on that of the Hochtem thermal insulation opposite side of the foam mold is minimized, this reduction in heat ver is limited by a maximum temperature of Wall of the foam mold, which is below the foam temperature of the plastic granulate and thus far below the Steam temperature is.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.Further details, features and advantages of the Erfin dung result from the following description an embodiment with reference to the drawing.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß herzu stellendes Gußteil und Fig. 1 shows a section through a casting to be manufactured according to the invention and

Fig. 2 einen senkrecht zur Achse des Gußteiles lie genden Schnitt durch die Schäumform. Fig. 2 is a perpendicular to the axis of the casting lying section through the foam mold.

In Fig. 1 ist beispielhaft ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellendes Gußteil in Form eines Abgas kanales veranschaulicht. Dabei ist mit 1 der gußeiserne Mantel des Abgaskanals bezeichnet, und mit 2 eine Hoch temperaturdämmung, die in geringem Abstand von Anschluß flanschen 3 und 4 bzw. sonstigen nachzubearbeitenden Oberflächen des Gußteiles wie dem veranschaulichten Ge winde 5 beginnt und den gesamten Innenumfang des Guß teiles auskleidet. Die Hochtemperaturdämmung 2 besteht aus einem Dämmkorpus 6 aus ausreichend temperaturbe ständigen Mineral- oder Keramikfasern, die beidseitig von dünnen Edelstahlblechen oder -folien 7 und 8 abge deckt sind. Die Abdeckung durch das innere Edelstahl blech 7 dient dazu, eine gegen die Gasströmung ver schleißfeste und glatte Oberfläche zu erzielen. Das in nere Edelstahlblech 7 ist an seinen Enden umgebogen und bildet Zungen 9, die in das Material des Gußteiles hin einragen; diese Befestigung an Zungen 9 wird einfach dadurch erhalten, daß die Schmelze des Gußmaterials beim Abguß die Zungen 9 umspült und dort verfestigt.In Fig. 1, a casting to be produced with the method according to the invention in the form of an exhaust gas duct is exemplified. 1 with the cast iron jacket of the exhaust gas duct is designated, and with 2 a high temperature insulation, the flanges at a short distance from the connection 3 and 4 or other post-processing surfaces of the casting such as the illustrated thread 5 begins and lines the entire inner circumference of the casting part . The high-temperature insulation 2 consists of an insulating body 6 made of sufficiently temperature-resistant mineral or ceramic fibers, which are covered on both sides by thin stainless steel sheets or foils 7 and 8 . The cover by the inner stainless steel sheet 7 is used to achieve a wear-resistant and smooth surface against the gas flow. The nere stainless steel sheet 7 is bent at its ends and forms tongues 9 which protrude into the material of the casting; this attachment to tongues 9 is obtained simply in that the melt of the casting material rinses the tongues 9 during casting and solidifies there.

Das Edelstahlblech 8 endet vor den Zungen 9 des Edel stahlbleches 7 und deckt den Dämmkorpus 6 gegen die Schmelze beim Abguß ab. Das Edelstahlblech 9 ist im fertigen Teil nicht mehr sichtbar.The stainless steel sheet 8 ends in front of the tongues 9 of the stainless steel sheet 7 and covers the insulating body 6 against the melt during casting. The stainless steel sheet 9 is no longer visible in the finished part.

Wie ohne weiteres ersichtlich ist, muß zur Herstellung eines solchen Gußteiles die Hochtemperaturdämmung 2 im Inneren einer Gießform angeordnet und mit der Schmelze umgossen werden. Dabei müssen aber die Strömungskanäle von Schmelze freigehalten werden und muß, wenn eine dünne Wandstärke gleichbleibend erzielt werden soll, eine sehr exakte Positionierung der Hochtemperatur dämmung in der Gießform erfolgen.As is readily apparent, the high-temperature insulation 2 must be arranged inside a casting mold and cast with the melt in order to produce such a casting. However, the flow channels must be kept free of melt and, if a thin wall thickness is to be achieved consistently, the high-temperature insulation must be positioned very precisely in the casting mold.

Beim erfindungsgemäß anzuwendenden Vollformgießen wird die Aufgabe einer exakten Positionierung der Hochtempe raturdämmung 2 in den Fertigungsvorgang der Herstellung des Schaumstoffgießmodelles verlegt, also die Hochtem peraturdämmung 2 zunächst mit vergasbarem Schaumstoff material umschäumt, welches exakt die Form des Gußteiles nachbildet und beim Abgießen mit der Schmelze vergast und durch Schmelze ersetzt wird. Ein Teil einer solchen Schäumform ist in Fig. 2 veranschaulicht.In full mold casting to be used according to the invention, the task of exact positioning of the high-temperature insulation 2 is relocated to the manufacturing process for the production of the foam casting model, that is to say the high-temperature insulation 2 is first foamed with gasifiable foam material, which exactly reproduces the shape of the casting and is gasified during casting with the melt and is replaced by melt. A part of such a foam shape is illustrated in FIG. 2.

Wie daraus ersichtlich ist, ist der Strömungskanal des späteren Gußteiles ringsum durch die Hochtemperaturdäm mung 2 mit dem Dämmkorpus 6 und den beidseitigen Edel stahlblechen 7 und 8 umgeben. Mit Abstand vom äußeren Edelstahlblech 8 ist eine Wand 10 einer insgesamt mit 11 bezeichneten Schäumform angeordnet und bildet einen Spalt 12, der der Wandstärke des Metalles im späteren Gußteil exakt entspricht. In den Spalt 12 wird, wie dies beim Vollformgießen an sich bekannt ist, schäumbares Kunststoffgranulat 13 eingefüllt und dort aufgeschäumt, so daß ein Modell entsteht, bei dem der vergasbare Kunststoffschaumkörper exakt in der Position des Metalls im späteren Gußstück ist. As can be seen from this, the flow channel of the later casting is all around by the high-temperature insulation 2 with the insulating body 6 and the stainless steel sheets 7 and 8 on both sides. At a distance from the outer stainless steel sheet 8 , a wall 10 of a foam mold designated overall by 11 is arranged and forms a gap 12 which corresponds exactly to the wall thickness of the metal in the later casting. In the gap 12 , as is known per se in full mold casting, foamable plastic granules 13 are filled in and foamed there, so that a model is produced in which the gasifiable plastic foam body is exactly in the position of the metal in the later casting.

Das Aufschäumen des Kunststoffgranulats 13 erfolgt durch Durchleitung eines Wärmeträgermediums, in der Regel Heißdampf. Dieser wird durch mit 14 bezeichnete Dampfdü sen in das Kunststoffgranulat 13 eingeführt und bei der Herstellung üblicher Modelle am Innenumfang des Spaltes 12 durch entsprechende Düsen abgezogen. Auf diese Weise durchströmt der Dampf die Wand des Modells in deren Querrichtung und legt so einen minimalen Weg im Kunst stoffgranulat 13 zurück. Dies ist deshalb wichtig, weil der Dampf beim Durchströmen des Kunststoffgranulats 13 Energie verliert, und dieser Energieverlust möglichst gering gehalten werden muß, damit auch im Bereich des Dampfaustrittes noch ein vollständiges und gleichmäßiges Aufschäumen des Kunststoffgranulats 13 erfolgt. Muß der Dampf hingegen im Kunststoffgranulat 13 eine längere Wegstrecke zurücklegen, so wird der Energieverlust schnell so hoch, daß ein vollständiges Aufschäumen im Austrittsbereich des Dampfes nicht mehr gewährleistet ist. Dabei ist zu beachten, daß der Dampfeinlaß durch den dortigen Schäumvorgang zunehmend behindert wird, weil beim Schäumen die Zwischenräume zwischen den Gra nulatkörnern vermindert werden und schließlich ganz verschwinden, so daß sich schnell hoher Widerstand gegen die Dampfströmung aufbaut.The plastic granules 13 are foamed by passing a heat transfer medium, usually superheated steam. This is introduced by 14 designated Dampfdü sen into the plastic granulate 13 and withdrawn in the manufacture of conventional models on the inner circumference of the gap 12 by appropriate nozzles. In this way, the steam flows through the wall of the model in its transverse direction, thus covering a minimal distance in the plastic granulate 13 . This is important because the steam loses energy when flowing through the plastic granulate 13 , and this energy loss must be kept as low as possible so that a complete and uniform foaming of the plastic granulate 13 also takes place in the area of the steam outlet. If, on the other hand, the steam has to travel a longer distance in the plastic granulate 13 , the energy loss quickly becomes so high that complete foaming in the exit region of the steam is no longer guaranteed. It should be noted that the steam inlet is increasingly hindered by the foaming process there, because the spaces between the grains of grains are reduced during the foaming and finally disappear completely, so that high resistance to the steam flow quickly builds up.

Es liegt auf der Hand, daß eine Querdurchströmung des Kunststoffgranulats 13 im Spalt 12 nicht möglich ist, wenn die Innenfläche des Spaltes 12 im wesentlichen gasdicht abgedeckt ist, wie dies hier durch das Edel stahlblech 8 der Fall ist. An der Stelle des Edelstahl bleches 8 könnte auch etwa eine Keramikschlichte wie Zirkonoxidschlichte verwendet werden, die aber in jedem Fall diffusionsdicht sein muß, damit Dampf nicht in den Dämmkorpus 6 eindringen kann. Bei einer solchen Fallge staltung kann die Anwendung des Vollformgießens norma lerweise nicht erwogen werden. It is obvious that a transverse flow of the plastic granules 13 in the gap 12 is not possible if the inner surface of the gap 12 is covered essentially gas-tight, as is the case here through the stainless steel sheet 8 . In place of the stainless steel sheet 8 , a ceramic sizing such as zirconium oxide sizing could also be used, but it must be diffusion-tight in any case so that steam cannot penetrate into the insulating body 6 . In such a case, the use of full mold casting cannot normally be considered.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Wärmedämmwirkung der Hochtemperaturdämmung 2 ausreicht, einen Energieverlust des Dampfes auf der Seite des Stahlbleches 8 so gering zu halten, daß der Dampf eine wesentlich längere Weg strecke durch das Kunststoffgranulat geführt werden kann, bevor er verbraucht ist, also einen vollen Schäum vorgang nicht mehr erzeugt. Wegen des den Wärmefluß durch das Edelstahlblech 8 stark begrenzenden Dämmkorpus 6 ist es überraschend möglich, den Dampf zu beiden Sei ten über den Umfang der Hochtemperaturdämmung 2 zu füh ren und an der den Dampfdüsen 14 gegenüberliegenden Seite durch entsprechende Auslaßdüsen 15 austreten zu lassen, wobei dieser Vorgang zweckmäßig in an sich be kannter Weise durch Unterdruck an den Auslaßdüsen 15 unterstützt wird. Im Beispielsfalle tritt der Heißdampf an den Dampfdüsen 14 mit einer Temperatur von 120°C in das Kunststoffgranulat 13 ein und verläßt es an den Auslaßdüsen 15 mit einer Temperatur von 110°C, die immer noch ausreichend über der Schäumtemperatur des Kunst stoffgranulats 13 von im Beispielsfalle 105°C liegt.However, it has been shown that the thermal insulation effect of the high-temperature insulation 2 is sufficient to keep an energy loss of the steam on the side of the steel sheet 8 so low that the steam can travel a much longer way through the plastic granulate before it is used up, that is a full foaming process is no longer generated. Because of the heat flow through the stainless steel sheet 8 strongly limiting Dämmkorpus 6, it is surprisingly possible to control the steam to both Be th over the circumference of the high temperature insulation 2 feels younger ren and leave at the steam nozzle 14 opposite side exit through respective outlet nozzles 15, said Process is appropriately supported in a manner known per se by negative pressure at the outlet nozzles 15 . In the example, the superheated steam enters the plastic granules 13 at the steam nozzles 14 at a temperature of 120 ° C. and leaves it at the outlet nozzles 15 at a temperature of 110 ° C., which is still sufficiently above the foam temperature of the plastic granules 13 in the example case 105 ° C.

Wie Messungen ergeben haben, sind die metallenen Wände 10 der Schäumform 11 für einen Großteil des Wärmever lustes des Dampfes verantwortlich. Würde somit der Spalt 12 beidseitig durch Wände 10 der Schäumform 11 begrenzt, deren Temperatur natürlich in jedem Falle deutlich un terhalb der Schäumtemperatur liegen muß, so wäre ein zu starker Wärmeverlust unvermeidlich. Bei Anordnung der Hochtemperaturdämmung 2 an der Innenseite der Schäumform 11 hingegen erfolgt eine Aufheizung im wesentlichen auf die Dampftemperatur lediglich der äußerst geringen Masse des dünnen Edelstahlbleches 8, während die Temperatur im Dämmkorpus 6 schnell abfällt, so daß nur minimaler Wär meverlust zur Innenseite der Schäumform 11 hin erfolgt. As measurements have shown, the metal walls 10 of the foam mold 11 are responsible for a large part of the heat loss of the steam. If the gap 12 were thus delimited on both sides by walls 10 of the foam mold 11 , the temperature of which must of course in each case be significantly below the foam temperature, excessive heat loss would be inevitable. When the high-temperature insulation 2 is arranged on the inside of the foam mold 11, on the other hand, heating takes place essentially to the steam temperature only of the extremely small mass of the thin stainless steel sheet 8 , while the temperature in the insulating body 6 drops rapidly, so that only minimal heat loss to the inside of the foam mold 11 there.

Der Wärmeverlust an der Außenseite des Spaltes 12 in die Wände 10 der Schäumform 11 hinein kann dadurch begrenzt werden, daß die Wände 10 auf eine erhöhte Temperatur gebracht werden, die aber mit beispielsweise 90°C immer noch deutlich unter der Schäumtemperatur des Kunst stoffgranulats 13 liegt, so daß dieses nicht beim Ein füllen vorzeitig aufschäumen kann. Hierzu sind im Bei spielsfalle elektrische Heizelemente 16 in die Wände 10 der Schäumform 11 eingebracht.The heat loss on the outside of the gap 12 into the walls 10 of the foam mold 11 can be limited in that the walls 10 are brought to an elevated temperature, but which, for example at 90 ° C., is still significantly below the foam temperature of the plastic granulate 13 , so that this cannot foam up prematurely when filling. For this purpose, in the case of electrical heating elements 16 are introduced into the walls 10 of the foam mold 11 .

Nach dem Schäumvorgang liegt das Schaumstoffgießmodell mit integrierter Hochtemperaturdämmung 2 in der in Fig. 1 dargestellten Form vor, wobei jedoch an Stelle des dortigen Mantels 1 aus Metallwände aus vergasbarem Kunststoffmaterial vorhanden sind. Die Flächen des Schaumstoffmaterials können nun in der an sich bekannten Weise mit einer geeigneten Schlichte versehen werden, wonach das Schaumstoffgießmodell, das im Unterschied zum fertigen Teil allerdings mit einem Anschnittsystem ver sehen ist, in ein fluidisiertes Bett aus Formmaterial wie Gießsand eingebettet und so von Gießsand umgeben wird. Wird der Gießsand etwa durch Anlegen von Unter druck und/oder Rütteln bzw. Vibrieren verfestigt, so umgibt er satt die Flächen des Schaumstoffgießmodells sowie die freien Flächen der Hochtemperaturdämmung 2. Über das Anschnittsystem kann dann Metallschmelze auf den vergasbaren Schaumstoff aufgebracht werden, wodurch dieser vergast und durch die Schmelze ersetzt wird, welche jeden freien Raum zwischen der temperaturbestän digen Schlichte des Schaumstoffgießmodells und den an das Schaumstoffgießmodell angrenzenden Flächen der Hochtemperaturdämmung 2 ausfüllt, so daß das gewünschte Gußstück entsteht.After the foaming process, the foam casting model with integrated high-temperature insulation 2 is in the form shown in FIG. 1, but instead of the jacket 1 there, metal walls made of gasifiable plastic material are present. The surfaces of the foam material can now be provided with a suitable size in the manner known per se, after which the foam casting model, which, in contrast to the finished part, however, is provided with a gate system, is embedded in a fluidized bed made of molding material such as casting sand and thus of casting sand is surrounded. If the casting sand solidifies, for example, by applying negative pressure and / or shaking or vibrating, then it surrounds the surfaces of the foam casting model and the free surfaces of the high-temperature insulation 2 . Metal melt can then be applied to the gasifiable foam via the gate system, whereby it is gasified and replaced by the melt, which fills every free space between the temperature-resistant size of the foam casting model and the surfaces of the high-temperature insulation 2 adjacent to the foam casting model, so that the desired one Casting is created.

Claims

1. Process for the production of castings with around cast, for example because of a metallic cover gas-tight or a passage of gases complicating high-temperature insulation ( 2 ) with a penetrating boundary surface on the part of the casting material for melt, in which the high-temperature insulation ( 2 ) into the casting introduced into the mold and the melt is introduced and brought into contact with the high-temperature insulation ( 2 ), characterized in that
that the high-temperature insulation ( 2 ) is first introduced into a foam mold ( 11 ) in a later position ( 12 ) in the casting mold with respect to the position corresponding to the cavity for the melt,
that foamable plastic granulate ( 13 ) is introduced into the foam mold ( 11 ) and is foamed by means of a heat transfer medium such as steam, the heat transfer medium through the walls ( 10 ) of the foam mold ( 11 ) on the opposite side to the high temperature insulation ( 2 ) is inserted through and suctioned off on the opposite side of the workpiece, and
that the molded foam casting model thus formed with high-temperature insulation ( 2 ) attached to it is inserted into a casting mold and cast in the full mold casting process.

2. The method according to claim 1, characterized in that the walls ( 10 ) foam mold ( 11 ) are preheated to a temperature below half the foaming temperature of the plastic granules ( 13 ).