DE8715026U1

DE8715026U1 - Gießform zum Herstellen eines Gußeisenkörpers und Gußeisenkörper

Info

Publication number: DE8715026U1
Application number: DE8715026U
Authority: DE
Original assignee: Eisengiesserei Monforts & Co 4050 Moenchengladbach De GmbH
Current assignee: Eisengiesserei Monforts & Co 4050 Moenchengladbach De GmbH
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1988-01-28
Also published as: JPS63199046A

Description

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0ie Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen eitles Gußeisenfcörpers mit einem mit Hilfe eines Formkerns gebildeten Hohlraum. (lie betrifft ferner eine Gießform mit einem Formkern in der Eisengießerei 4 Schließlich betrifft die Erfindung ein einen llohlraum enthaltendes Gußeisenstiick. Vorzugsweise bezieht &diams;ich die Erfindung auf das Gießen eines stabartig langgestreckten Eisenkörpers.

|lenn ein langgestrecktes Gußeisenteil, &zgr;. B. eine Nockenwelle &diams;ines Verbrennungsmotors, als Hohlkörper mit langgestrecktem llohlraum, insbesondere Durchgang, gegosssen werden soll, muß &diams;in Kern angefertigt und in die Form eingebracht werden, in fie die Eisenschmelze zu gießen ist. Grundsätzlich können hierzu Sandkerne üblicher Art verwendet werden. Sandkerne liefern jedoch eine relativ rauhe Und entsprechend nachzubear^ (Reitende Innenfläche des hergestellten Gußteils. Außerdem &diams;üssen Sandkerne je nach Kerndurchmesser und -länge ein- oder (Mehrmals im mittleren Teil ihrer Länge abgestützt werden, !»bei schließlich das Sandkern-Verfahren von einem bestimmten lüngen/Durchmesser-Verhältnis, z. B. von 500 nun Länge und |O mm Durchmesser, an in der Praxis ganz versagt.

tn der GB-PS 11 91 202 wird vorgeschlagen, als Formkern ein Stahlrohr mit darin eingesetztem, mit Isolierstoff beschichtetem Stahlstab zu verwenden. Bei diesem Verfahren wird flüssiges Eisen in die Form gegossen und anschließend der Stahlstab aus dem Stahlrohr, das Bestandteil des Gußkörpers wird, herausgezogen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Verfahrensweise besteht darin, daß an der Grenze zwischen dem Stahl und dem Gußeisen eine sehr harte, schwer zu bohrende Abschreckschicht entsteht. Außerdem ist der Aufwand für das Stahlrohr erheblich.

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« tn einem weiteren aus der britischen Patentanmeldung 84 03 355

Vom 2. Febr. 1984 bekannten Verfahren besteht der Formkern •us einem mit Keramikpapier oder dergleichen Isolierstoff

&igr; bewickelten Stahlrohrksrn. Das Keramikpapier bildet bei diesem

Verfahren eine Isolierschicht zwischen der in die Form gegosse-

& !«en Schmelze und dem weit kühleren Stahlrohr* Die Isolierschicht

Ifird durch die beim Gießen einfließende Eisenschmelze aufge-

' kraucht, z. B. verbrannt, so daß sich das innen liegende Metall-

fohr nach dem Erstarren des hergestellten Gußkörpers aus diesem herausziehen läßt. Es ist jedoch sehr mühsam, jeden Formkern &diams;or dem Einbringen in die Form mit dem Vorgesehenen Isoliermaterial zu umwickeln; außerdem wird die Oberfläche der Wicklung nicht vollständig eben, so daß die Innenfläche der Durchgangsliffnung des herzustellenden Geußeisenstücks nachzubearbeiten ist.

Relativ ebene Innenflächen von Durchgangsöffnungen langgestreckter Gußeisenteile werden erhalten, wenn nach der GB-PS 15 96 tin Graphitstab als Formkern verwendet wird. Mit einem GraphiL-•tab können zwar glatte Innenflächen des hohl gegossenen Werk-•tücks erzielt werden, das Handling ist aber außerordentlich •chwierig und in der Praxis kaum durchführbar, da Graphitstäbe

•ehr bruchempfindlich sind und eine ,ehr poröse Oberfläche besitzen, so daß beispielsweise durch Hautkontakt aufgebrachte Feuchtigkeit und Fettreste zu Gießfehlern, wie Blasen führen können. Außerdem werden bei einem Graphitkern ähnlich wie bei einem Sandkern Abstützungen auch im mittleren Bereich der Stablänge gebracht, wenn das Längen/Durchmesser-Vsr' 31«:» s des Kerns einen bestimmten Wert übersteigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum

Herstellen eines hohlgegossenen Gußeisenkörpers, insbesondere einer hohlgegossenen Nockenwelle, also eines langgestreckten Gußeisenkörpers, zu schaffen, das es erlaubt sowohl Hohlkörper ohne Gußöffnung oder Hohlkörper mit sehr dünnen, beispielsweise lediglich zur Ölversorgung von Lagern geeigneten, Durchgangsöffnungen oder Sacklöchern als auch Hohlkörper mit, z. B. gewichtsmindernd, relativ dickem zylindrischem und/oder der Außenkontur des Werkstücks angepaßtem Hohlraum zu gießen. Die Innenfläche des Gußteils soll, wenn und insoweit sie überhaupt erreichbar bzw. von Bedeutung ist, ohne wesentliche Nachbearbaitung etwa der Oberflächengüte einer mechanischen Bohrung entsprechen, schließlich soll ein auch in der Praxis eines Gießereibetriebs problemloses Handling möglich sein. Weiterhin besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, für die Eisengießerei eine Gießform mit einem Formkern zu schaffen, der ohne Abstützung von dem mittleren Bereich seiner Länge auch bei Längen/Durchmesser-Verhältnissen des Kerns von bis zu 500 mm/5 mm einsetzbar sein soll. Schließlich soll durch die Erfindung ein hohlgegossenes Werkstück aus Gußeisen geschaffen werden.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht für das eingangs genannte Gießverfahren darin, daß ein Formkern aus Glas, insbesondere ein Glasrohr, verwendet wird. Der Formkern kann eine glatte zylindrische oder auch eine den Erfordernissen nach Stabilität, Gewicht oder dergleichen konturierte Oberfläche besitzen.

Durch die Erfindung werden ein Gießverfahren und eine Gießform mit atabar tig langgestreckten' Formkern geschaffen, di.e es in der" Eisengießerei erlauben, ein langgestrecktes Werkstück j vorzugsweise eine Nockenwelle, als Hohlkörper zu gießen, ohne

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daß eine wesentliche Nachbearbeitung der Innenkontur erforderlich wäre und ohne daß im Werkstück schwer zu durchbohrende Abschreckschichten oder dergleichen entständen. Das Verfahren und die Form mit einem Glasrohr als Formkern sind besonders gut geeignet zum Herstellen einer Nockenwelle, die bekanntlich für ihre Länge relativ dünn ist, aber aus Gründen der Gewichtsersparnis oder als Ölzuführleitung eine teilweise oder ganz durchgehende Längsbohrung haben soll.

Nach dem Gießen und Abkühlen eines erfindungsemäß hergestellten Gußeisenköreprs kann in dessen hohlgegossner Durchgangsöffnung, Sackbohrung oder dergleichen etwa noch verbliebenes Glas mit einfachsten Mitteln, die z. B. zum Entfernen von Sandkernen bekannt sind, insbesondere durch einfaches Bohren, durch Vibration, Strahlmittel oder Wasserhochdruck, ausgelöst werden.

Der erfindungsgemäße Formkern kann als Hohlkörper oder massiv ausgebildet werden. Vor allem im Hinblick auf die mechanische und thermische Stabilität werden bisher als Rohr ausgebildete Formkerne bevorzugt. Der Formkern kann langer als der herzustellende Gußeiaenkörper sein und daher wenigstens an einem seiner Längsendeifi außerhalb der Außenkontur des Gußeisenkörpers abgestützt werden. Wenn der Formkern nur an einem Längsende außerhalb der Außenkontur des Gußeisenkörpers abgestützt wird, ist er innerhalb der Form mit Hilfe einer Kernstütze, z. B. wie üblich mit Hilfe von Stahlstückchen, zu positionieren, insbesondere um ein Aufschwimmen im zunächst flüssigen Eisen auszuschließen. Wenn der Formkern mit seinen beiden Längsenden ganz aUs der Form heräusragt, benötigt er in der Regel bis JtU einem Durchmesäer/Längenverhältnis nur etwa lilOÖ keine

Abstützungen, so daß ein stangenartig bzw. stabartig langgestreckter Formkern vorliegt, mit dessen Hilfe ein einen entsprechend langgestreckten, durchgehenden Hohlraum aufweisender Gußeisenkörper herzustellen ist. Im Verhältnis längere Kerne werde zweckmäßig etwa in der Mitte oben gegen ein Aufschwimmen abgestützt.

Wenn der Formkern einseitig innerhalb der Form endet, und - wie gesagt - an diesem Ende mit einer Kernstütze positioniert wird, entsteht bei entsprechend langgestrecktem stabartig dünnem Formkern ein ebenso langgestrecktes dünnes Sackloch in dem fertig gegossenen Werkstück.

Überraschend ist es unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auchlgelungen, einen Gußeisenkörper herzustellen, der einen definierten Hohlraum ohne jeden durch das Gießen bedingten Zugang nachaußen besitzt. Auch dieser Hohlraum karui stabartig langgestreckt und mit jeder beliebigen, Stabilität, Gewicht oder dergleichen/herzustellenden Werkstücks berücksichtigenden Kontur ausgestattet werden. Im einfachsten Fall besteht ein Formkern zum Gießen eines einen definierten Hohlraum ohne durch das Gießen bedingten Zugang aufweisenden Gußeisenkörpers darin, daß ein Glasrohr an beiden Längsenden zugeschmolzen Und mit Hilfe von Kernstützen an den Längsenden innerhalb der Form in für das Gießen ausreichend stabiler Weise positioniert wird. Vorzugsweise können die Kernstützen aus einem Über den Formkern zu schiebenden Eisenring bestehen, an dem beispielsweise mit 120° gegenseitigem Abstand, Stützbeine Angesetzt sind. Im allgemeinen werden jedoch, z. B· drei oder vier getrennte Stützen verwendet. Grundsätzlich kann der geichlössene, beim Gieße« ganz innerhalb der Form Verbleibende

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Formkern jede beliebige Konfigaration als geschlossener Glaskolben aber auch als massiver Glaskörper besitzen.

Nach dem Vorangehenden wird erfindungsgemäß unter dem Begriff "Hohlraum" des Gußeisenkörpers eine Durchgangsöffnung mit zwei - gegebenenfalls axialen - Eingängen, ein Sack'.och oder ein beim Gießen erzeugter ganz von dem Gußeisen umschlossener Raum verstanden. Während beim Vorhandensein einer durch das Gießen bedingten nach außen führenden Öffnung das innerhalb des Hohlraums bzw. an dessen Wänden verbliebene Glas nach dem Gießen entfernt werden kann, ist eine solche Nachbehandlung bei dem allseits umschlossenen Hohlraum nicht immer erforderlich oder erwünscht. Ein allseitig umschlossener Hohlraum ist dann von besonderem Vorteil, wenn entweder lediglich eine Gewichtsminderung gewünscht wird oder wenn der Hohlraum ganz definierte durch das Gießen nicht mit ausreichender Genauigkeit herzustellende Öffnungen besitzen soll, die nachträglich mit Hilfe eines - durch kein Gußloch gestörten - Bohrers zu erzeugen sind. Bei derartigen Bohrungen wird jedoch im allgemeinen - meist schon bei der Konzeption des Gußkörpers - darauf zu achten sein, daß der Bohrer nicht bis an den Glaskern heran kommt oder diesen durchstößt. In beiden Fällen wäre es dann nämlich in der Regel erforderlich, das Glas vollständig zu entsorgen.

Eum Herstellen des erfindungsgemäßen Formkerns kommen verschiedene Gläser in Frage. Bevor^.ugt werden Quarzglas und wegen des verminderten Aufwands vor allem Quarzgut. Quarzglas wird ftus kristallinem Quarz durch vollständiges Schmelzen und Entgasen hergestellt. Demgegenüber kann QUärzgufc bereits durch teilweises Schmelzen bzw, Sintern Von Quarzsand hergestellt

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werden* In der Praxis bewährt sind auch Glaser die schon bisher dazu verwendet wurden, aus einer Stahl- oder Eisenschmelze Proben für Analysen nach Pipettenart zu ziehen. Es eignen sich Bor-Tonerde-Gläser, z, B. nach Art eines Verbrennungsrohrs im Labor oder dergleichen Üblichen Materials mit geringen Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten.

Wenn konturierte Kerne benötigt werden_s kann ein erfindungsgemäßer, aus Glas bestehender Formkern mit Glasteilen größeren oder kleineren Durchmessers oder mis einem üblichen Formkern aus Sand kombiniert werden. Es kann auch ein Glaskern, insbesondere ein Hohlkern, unmittelbar in eine konturierte Kernform geblasen oder gepreßt werden. Konturierte Kerne des erfindungsgemäßen Typs können durch die Form durchgehend, einseitig oder rundum innerhalb der Form enden.

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Anhand der scheniatischen Darstellung von AusfUhrungsbeispielen werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

• Fig. 1 eine Gießform im Schnitt quer zur Längsrichtung eines langgestreckten Formkerns;

Fig. 2 eine untere Halbschale einer Gießform und einen als Gläsrohr ausgebildeten Formkern;

Fig. 3 eine Form im Schnitt eines allseitig eingeschlossenen Formkerns.

Der Schnitt durch eine Gießform nach Fig. 1 zeigt die Unterform 1, die Oberform 2 und ein als Formkern dienendes Glasrohr 3. Beim Gießen wird der schraffierte Hohlraum zwischen Unterform 1 und Oberform 2 mit dem den späteren Gußkörper 4 bildenden Eisenguß ausgefüllt. Obwohl der Weichungspunkt des zum Herstellen des Gla&rohres verwendeten Glases 3 weit unterhalb der Temperatur des flüssigen Eisens liegt, entsteht beim Gießen und anschließenden Abkühlen des Gußkörpers 4 eine der Oberflächenqualität des Glasrohres 3 entsprechend glatte Innenfläche 5 des Gußkörpers 4.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Unterform 6 Und eines Formkerns 7, mit deren Hilfe eine Nockenwelle herzustellen ist. Die Unterftrm 6 weist der Außenform des herzustellenden Gußkörpers entsprechende Vertiefungen 8 auf. Diesen Vertiefungen 8 entsprechend werden auch der Oberfläche des als Glasrohr ausgebildeten Formkerns 7 erhabene Zonen 9 vorgesehen. Die Materialverteilung bzw. Wegnahme wird vorzugsweise so getroffen, daß der herzustellende Gußkörper überall weitgehend gleiche Wandstärke erhält«

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Pig* 3 zeigt eine Form im Schnitt mit allseitig zwischen Unterform 1 und Oberform 2 eingeschlossenem Formkern 7. Dieser Ifird in dem zwischen Unterform 1 und Oberform 2 verbleibenden Hohlraum mit Hilfe von je drei Kernstützen 10 so positioniert, dnß das herzustellende Gußeisensttick ri-in aFtuiiinschfce« TnnonUnn—

tür erhält, Die Kernstützen 10 sollen so dimensioniert werden, daß sie den Formkern 7 nicht nur tragen sondern auch seinem Auftrieb im flüssigen Eisen widerstehen können»

Cemäß Fig. 3 können auch bei einem eingeschlossenen Formkern 7 Vertiefungen 8 und erhabene Zonen 9 an Unter- und Oberform 1, 2 bzw. am Formkern selbst vorgesehen werden, die einem Hocken des herzustellenden Gußeisenstücks entsprechen.

l)er in einer Gießform entsprechend Fig. 3 zu verwendende Formkern 7 kann sowohl als Hohlkörper als auch als Massivkörper •us Glas, vorzugsweise Quarzgut, ausgebildet werden. Da der lern im wesentlichen aus Gründen der Gewichtsersparnis in ien Gußkörper eingebaut werden soll, ist es natürlich besonders günstig, als Formkern einen Hohlkörper aus Glas zu verwenden, liegen des relativ (gegenüber Eisen) geringen spezifischen Cewichts von Glas ergibt sich aber auch bei Einsatz eines Passiven Glaskörpers eine erhebliche Gewichtsverminderung les hergestellten Gußkörpers.

Ohne Verletzung des fertigen Gußkörpers kann man nicht ohne weiteres feststellen, ob der eingegossene Hohlraum die vorgesehene Position hat, ob also die Dicke der Wand um den Hohlraum herum, überall die gewünschte Stärke besitzt. Die entsprechende Qualitätsprüfung kann jedoch beispielsweise mit Hilfe üblicher Ultraschall-Meßverfahren vorgenommen werden.

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tie Gießerei ist daher in der Lage* dem Abnehmer eine gleich= Heibende Qualität zu garantieren.

If ie gesagt < Versuche haben ergeben, daß der Formkern älleh *· und bevorzugt - als Hohlkörper aus Glas auszubilden ist. Bei Versuchen wurde ein Glaskolben unter Normaldruck zugefcchmolzen, in dem Kolben heffr3chte also normaler Luftdruck. Ein solcher Kolben wurde mit Hilfe von Kernstützen zwischen (Jber^ und Unterform so positioniert, daß er überall den ge-Wünschten Abstand von der Außenform besaß. Nach deiß Gießen Und Abkühlen des Gußeisenkörpers konnte durch Ultraschall festgestellt werden, daß der Hohlkolben seine Position beim Cießen nicht verändert hat. Die weitere Überprüfung durch Aufsägen des Gußkörpers ergab ebenfalls eine einwandfreie Ausbildung und exakte Position des in dem Werkstück herzu- »teilenden allseits eingeschlossenen Hohlraums.

ff Uli

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Bezugszeichenliste

1 , =	Unterform
2 -	Oberform
3 =	Formkern
4 =	Gußeisenkörper
5 m	Innenfläche
6 =	Unterform
7 =	Formkern
8 =	Vertiefung in 6
9 =	erhabene Zone auf 7
10 =	Kernstütze

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Claims

Eisengießerei Monforts GmbH & Co Schwalmstraße 301 D-4050 Mönchengladbach 2 Gebrauchsmusteranmeldung 8762 GM "Gießform zum Herstellen eines Gußeisenkörpers und Gußeisenkörper" Schutzansprüche:

1. Gießform zum Herstellen eines Gußeisenkörpers mit einem, insbesondere stabartig langgestreckten, Formkern, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern (7) aus Glas besteht.

2. Gießform nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern (7) als Glasrohr ausgebildet ist.

3. Gießform nadi Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern (7) ganz Vom herzustellenden Gußeisenkörper (4)

Umschlossen ist (Fig. 3).

4. Gießform nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern (7) aus einem allseits geschlossenen, hohlen Glaskolben besteht.

5. Gießform nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Zuschmelzen der Enden eines Glasrohrs hergestellter Glaskolben vorgesehen ist.

6. Gießform nach Anspruch 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß ein massiver Formkern aus Glas vorgesehen ist.

7. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein in r!jn herzustellenden Gußeisenkörper (4) vollständig einzuschließender Formkern (7) vor dem Gießen innerhalb der Form mit Kernstützen (10) positioniert ist.

8- Gießform nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Kernstütze (10) aus einem über den Formkern zu schiebenden Ring mit daran angesetzten Stützbeinen besteht.

9. Gießform nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern (7) an v/enigstens einem seiner Längsenderl außer-' halb der Außenkontur des herzustellenden Gußeiseakörpers (4) abgestützt ist.

10« Gießform nach Anspruch 9»

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dadurch gekennzeichnet^ j

daß ein nur mit einem Längsende außerhalb der Außenköntuf des her- |

zustellenden Gußeisenkörpers abgestützter Formkern (7) innerhalb |

der Form mit Hilfe wenigstens einer Kernstütze positioniert ist. I

11. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 1 dadurch gekennzeichnet, ! daß der Formkern (7) aus einem Bor-Tonerde-Glas nach Art eines für f Verhfennungsrohfe geeigneten Material besteht. |

12. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 20, &igr;

i dadurch gekennzeichnet, f

daß der Formkern (7) aus einem - gegebenenfalls an einem oder bei- J

den Enden - zugeschmolzenen flasi'ohr nach Art eines zum Ziehen von fi

Proben aus einer Stahl- oder Eisenschmelze geeigneten Material be- |

steht. !

13. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
dadurch gekennzeichnet
daß der Formkern (7) aus Quarzglas besteht.

14. Gießform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Formkern (7) aus Quarzgut besteht.

15. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Formkern (7) aus an der Oberfläche schlichtefreiem Glas
besteht.

16. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,

...Ik

&Idigr; dadurch gekennzeichnet, |

da)3 die AußehkontUf des Formkerns (7) der konstruktiv gewünschten innenkontur des herzustellenden Werkstücks (4) angepaßt ist (Fig. 2).

17. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern (7) aus zwei oder mehreren ineinandergesteckten Glasteilen mit insgesamt abgestufter Außenkontur besteht.

18* Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern (7) zu einem Teil, insbesondere an den Lähgsenden, aus Glas besteht und im übrigen als Sandkern ausgebildet ist.

19. Gußeisenkörper (4),

gekennzeichnet durch

einen beim Gießen allseitig umschlossenen Hohlraum, an dessen Innenkontur Glas, insbesondere Quarzgut, anliegt.