DE9407715U1 - Gußform zum Herstellen von Motorblöcken für Brennkraftmaschinen aus einer Leichtmetallegierung - Google Patents

Description

G 94

Beschreibung

Manfred Buchborn 53332 Bornheim

Gußform zum Herstellen von Motorblöcken für Brennkraftmaschinen aus einer Leichtmetallegierung

Die Neuerung betrifft eine Gußform zum Herstellen von Gußstücken in Gestalt von Motorblöcken für Brennkraftmaschinen aus einer Leichtmetallegierung, enthaltend einen Bodenrahmen mit einer Ausstoßvorrichtung und mit einer aufgesetzten längsgeteilten einen Formhohlraum umschließenden Kokille als Dauerform, wobei die Kokillenteile in Querrichtung zu ihrer Längsteilung zum Öffnen und Schließen mittels Druckmittel betriebener Betätigungsorgane verschiebbar sind und eine Stirnseite der Kokille mit einem bewegbaren Schließteil ausgerüstet ist und ein Zufuhrkanal für die Leichtmetallegierungsschmelze zu dem Formhohlraum der Kokille vorgesehen ist, sowie enthaltend entsprechend der Formgebung des Gußstückes einen in den Formhohlraum der Kokille einsetzbaren Gießkernblock, ausgebildet als Einmalform einschließlich eines als Druckmassel dienenden Deckelkerns, ebenfalls ausgebildet als Einmalform.

Einrichtungen zur Herstellung von Gußstücken aus Leichtmetallegierungen sind im Stand der Technik bekannt, wobei der jeweilige konstruktive Aufbau von der angewendeten Arbeitssystematik bestimmt ist. Die Versorgung mit Metallschmelze kann dabei über einen Gießdosierofen oder durch Schöpfen aus einem Warmhalteofen erfolgen.

Durch die DE 29 32 836 C2 ist beispielsweise eine nach dem Umlaufsystem arbeitende Einrichtung zur Herstellung von Zylinderköpfen für Brennkraftmaschinen bekannt geworden. Dabei sind aufeinanderfolgende Stationen zum Trennen der Kokillenteile, zur Reinigung der geöffneten Dauerform, zum Einsetzen der verschiedenen Gießkerne, zum Schließen der Kokillenteile, zum Einsetzen eines Deckelkernes und zum Gießen mittels eines Dosierofens sowie eine Rückführstrecke zurück zur Trenn- und Entnahmestation vorgesehen. Bei dieser nach dem Umlaufsystem arbeitenden Anlage ist jede Kokille mit den verschiedensten Betätigungsorganen mit zugehörigen Anschlußteilen und mit den Versorgungseinrichtungsteilen ausgerüstet, wobei diese Betätigungsorgane und Versorgungseinrichtungen mit der Kokille im Umlaufsystem verschoben werden.

Die DE 30 02 737 C2 beschreibt eine weitere Anlage zum Herstellen von Gußstücken aus Leichtmetallegierungen mittels Dauerformen unter Verwendung von längsgeteilten Kokillen, 0 wobei das Öffnen und Schließen der Kokillenteile mittels Druckmittel betriebener Betätigungsorgane vorgenommen wird und für das Gießen, das Öffnen der Kokillenteile, das Entnehmen des Gußstückes, das Einbauen von Gießkernen sowie das Schließen der Kokillenteile entsprechende Arbeitsstationen vorgesehen sind.

Dabei sind die Arbeitsstationen zu drei Stationen zusammengefaßt, von denen zwei Stationen Gießstationen sind und die mittlere dazwischenliegende Station als Arbeitsstation für das Beladen und Entladen der Kokille dient. Jede wechselseitig aus der mittleren Arbeitsstation zu den äußeren einander gegenüberüberliegenden Gießstationen verfahrbare Kokille besitzt einen Angußteil mit Fülltrichter an den beiden den Gießstationen zugewandten Stirnseiten.

In der DE 30 02 576 C2 wird eine Gußform zur Herstellung von Gußstücken aus Leichtmetallegierung, insbesondere Zylinderköpfen von Brennkraftmaschinen, beschrieben, die

doppelschalig ausgebildet ist und bei der die Kokillenteile in Querrichtung zur Längsteilung verschiebbar sind.

Die Gußform enthält als Dauerform die Kokille mit den auseinanderfahrbaren Kokillenteilen und einem Bodenteil sowie in den Formhohlraum der Kokille einsetzbare Gießkerne als Einmalform sowie einen als Druckmassel ausgebildeten Deckelkern, der ebenfalls als Gießkern als Einmalform ausgebildet ist und zum oberseitigen Verschließen des Formhohlraumes der Kokille dient. Um maßgenaue Gußstücke zu erhalten, sind entsprechend der Konfiguration des Gußstückes die innere und äußere Schale der Kokille gegeneinander isoliert und nur gezielt an vorbestimmten Stellen Kontaktflächen für den Wärmeübergang ausgebildet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der. Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gußform zum Herstellen von Gußstücken in Gestalt von Motorblöcken für Brennkraftmaschinen, die aus einer Leichtmetallegierung gegossen werden, herzustellen, die es ermöglicht, derartig große und komplizierte Gußstücke im Schwerkraftverfahren einwandfrei zu gießen, d.h. auch die geforderten Abmessungen des Gußstückes innerhalb der zulässigen Toleranzen zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Gußform durch Weiterbildung in der Weise erreicht, daß die Kokille an ihrer dem Schließteil gegenüber angeordneten Stirnseite mit einer Verteilerkonsole aus Metall mit Kopf ausgestattet ist und der Zufuhrkanal für die Leichtmetallegierungsschmelze über den 0 Kopf geführt ist, wodurch der Zufuhrkanal unterteilt und der durch den Zufuhrkanal zugeführte Schmelzestrom geteilt weiterfließt.

Durch die Ausbildung einer Gießkonsole als Dauerbestandteil der Kokille ist ein schneller Zufluß der Legierungsschmelze und die optimale Verteilung derselben in der ausreichenden großen Menge ermöglicht, wobei die Fließgeschwindigkeit zu hoch ist, daß ein frühzeitiges Erstarren der

Legierungsschmelze vermieden wird. Die Verteilerkonsole ermöglicht die Zuführung der Legierungsschmelze von oben in nahezu vertikal verlaufenden Zufuhrkanälen, wobei jedoch bereits eine Teilung des Zufuhrkanals im oberen Bereich der Kokille erfolgt, wobei die Teilkanäle ebenfalls noch vertikal abwärts laufen und dann nahe dem Bodenreich umgelenkt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Gußform, insbesondere der Verteilerkonsole sind den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 5 entnehmbar.

Um ein gezieltes Erstarren der Legierungsschmelze an vorbestimmten Stellen des herzustellenden Gußstückes zu erreichen, ist die Gußform erfindungsgemäß mit vom Bodenrahmen ausgehenden in den Formhohlraum der Kokille ragenden Kühlelementen, insbesondere in Gestalt von Stahlbolzen ausgestattet. Der innere Gießkernblock wird auf diese Kühlelemente aufgesetzt. Zum Ausgleich von Maßtoleranzen sind diese Kühlelemente bevorzugt beweglich am Bodenrahmen befestigt, beispielsweise kalottenförmig gelagert und mittels Ringzentrierung am Bodenrahmen geführt.

Die in die Kokille eingesetzte Verteilerkonsole ist mit Kanälen ausgestattet, die nach dem Einfüllen der Legierungsschmelze in die Kokille durch Beaufschlagung mit einem Kühlmedium zum raschen Erstarren der Schmelze beitragen, ebenso zur Abkühlung der aus Metall hergestellten Verteilerkonsole, so daß möglichst bald eine Entformung des Gußstückes erfolgen kann. Hingegen wird zum Zeitpunkt des Einfüllens der Legierungsschmelze in die Kokille die Verteilerkonsole zusätzlich aufgeheizt, beispielsweise mittels einer eingesetzten Heizpatrone oder mittels einer Gasbeheizung, so daß die Legierungsschmelze auf ihrem langen Wege über die Verteilerkonsole bis in den Formhohlraum nicht vorzeitig abkühlt.

Zur Herstellung von Motorblöcken aus einer Leichtmetallegierungsschmelze ist des weiteren die

erfindungsgemäße Gußform aus Dauerform-Bestandteilen und Einmalform-Bestandteilen in neuartiger Weise zusammengesetzt. Dauerformen sind die Kokille mit Verteilerkonsole, Kühlelementen und mit Bodenrahmen sowie alle Betätigungsorgane, Einmalformen sind die Gießkerne und der Deckelkern. Üblicherweise werden die Gießkerne in den von der Kokille gebildeten Formhohlraum eingesetzt und der Deckelkern verschließt dann die Kokille oberseitig. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, zusätzlich zu den in den Kokille einsetzbaren inneren Gießkernblock einen auf die Kokille aufsetzbaren den Formhohlraum der Kokille nach oben vergrößernden äußeren Gießkernblock, ausgebildet ebenfalls als Einmalform, vorzusehen, wobei der Deckelkern auf den äußeren Gießkernblock oben aufsetzbar ist. Erfindungsgemäß wird also der Formhohlraum für das Gießen der Motorblöcke teilweise von der Dauerform, nämlich den Kokillen, und teilweise von dem auf die Kokille aufgesetzten weiteren als Einmalform ausgebildeten Gießkernpaket gebildet. Auf diese Weise ist es möglich, die komplizierten Konfigurationen eines Motorblockes problemlos darzustellen. In Verbindung mit diesem neuen Aufbau der Gießform zum Herstellen von Motorblöcken ist auch vorgesehen, daß der Zufuhrkanal für die Legierungsschmelze durch das äußere Gießkernpaket, das auf die Kokille aufgesetzt wird, geführt ist, und bei Erreichen der Kokille über die Verteilerkonsole geteilt weiter nach unten in den Formhohlraum geführt ist. Erst nahe dem Bodenbereich werden die Zufuhrkanäle dann in die in den inneren Gießkernblock eingearbeiteten Gießläufe übergeführt. Zur Erleichterung der Montage ist es auch möglich, den äußeren Gießkernblock mit dem Deckelkern zu einer Montageeinheit zu verbinden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Gußform mit Dauerform- und Einmalform-Bestandteilen sind den Unteransprüchen 10 bsi 13 entnehmbar.

Die beiden Kokillen-Schalen umschließen den Formhohlraum bevorzugt an drei Seiten, und die vierte Seite, eine der Stirnseiten, die durch die Längsteilung auch geteilt ist, wird mittels eines bewegbaren Schließteiles verschlossen. Dieses Schließteil kann entweder als Dauerform ausgebildet sein und

von der Kokille abhebbar oder schwenkbar angeordnet sein oder auch als Einmalform, also in Gießkerntechnik ausgeführt sein.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Gußform mit Dauerformen und Einmalformen ermöglicht, den als Einmalform aufgebauten Gießkernblockanteil bereits nach kurzer Erstarrungszeit der Legierungsschmelze mit dem Gußstück komplett aus der verbleibenden Dauerform zu entnehmen. Dies ermöglicht sehr kurze Arbeitszyklen. Die Dauerformen sind aus Metall hergestellt, die Einmalformen in Gießkerntechnik hergestellt.

Die erfindungsgemäße Gußform zum Herstellen von Motorblöcken kann nun in unterschiedlich aufgebauten Anlagen, wie sie beispielsweise in der DE 30 02 737 C2 oder DE 29 32 836 C2 beschrieben sind, eingesetzt werden. Die Gußform kann hierbei entweder stationär angeordnet werden oder aber verschiebbar, entweder auf einer Umlaufbahn, translatorisch oder auf einem Drehkreuz. Die Kokille kann je nach Anlage mit den Druckmittel betriebenen Betätigungsorganen zum Öffnen und Schließen sowie der Ausstoßvorrichtung für das Gußstück ausgerüstet sein, wobei diese Ausrüstung ebenfalls stationär mit der Kokille angeordnet ist oder gegebenenfalls die Ausrüstung stationär und die Kokille verschiebbar angeordnet ist. Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die Gußform zum Herstellen von Motorblöcken stationär angeordnet sein, wobei die Ausrüstung, nämlich die Betätigungsorgane zum Öffnen und Schließen sowie die Ausstoßvorrichtung verschiebbar angeordnet sind. Bei einer solchen Anordnung dienen die Betätigungsorgane während des Ent- und Beladezyklus einer Gußform zum Schließen 0 und Öffnen einer zweiten Gußform. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Gußform mit einer derartigen Ausrüstung sind den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 14 bis 19 entnehmbar.

Mit dieser Ausbildung der Betätigungsorgane für die Kokille ist es möglich, daß jeweils zwei Gußformen, die stationär angeordnet sind, wechselseitig beaufschlagt werden, so daß diese wechselweise Gießstation und Arbeitsstation sind. Eine derartige Anlage hat einen geringen Raumbedarf.

Die Neuerung wird anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine teilgeschnittene Ansicht einer Gießanlage mit Gußform zum Herstellen von Motorblöcken für Brennkraftmaschinen

Fig. 2 eine schematisierte Draufsicht der Anlage gemäß Fig. 1 mit den wesentlichen Funktionselementen

Fig. 3 die Metallschmelzen-Versorgungseinrichtung in einer Ansicht gemäß Pfeil III in Fig. 2

Fig. 4 eine abschnittweise Darstellung der Gesamtanlage

mit Gußform mit geschlossener Kokille und Gießkernen und

Fig. 5 eine teilgeschnittene Seitenansicht der Darstellung gemäß Fig. 4

Fig. 6 ein schematisierter senkrechter Querschnitt durch die Gußform

Fig. 7 die Draufsicht auf die Gußform nach Fig. 6 ohne

Deckelkern.

In den Fig. 6 und 7 ist schematisch der Aufbau der erfindungsgemäßen Gußform aus Dauerform-Bestandteilen und 0 Einmalform-Bestandteilen dargestellt. Die Gußform 1 setzt sich aus dem Bodenrahmen 28 und den in Pfeilrichtung P2, P3 zum Öffnen und Schließen bewegbaren Kokillenteilen 2, 3, die durch Längsteilung der Kokille entstanden sind, als Dauerformbestandteile zusammen. Auf die Kokille 2, 3 ist der äußere Gießkernblock 7 aufgesetzt, wodurch der bereits von der Kokille 2, 3 gebildete Formhohlraum F weiter nach oben hin vergrößert wird. Den oberen Abschluß bildet der Deckelkern 8, der auf den äußeren Gießkernblock 7 aufgesetzt ist. Auch der

Deckelkern 8 ist als Einmalform ausgebildet. Deckelkern 8 und äußerer Gießkernblock 7 können zu einer Montageeinheit vormontiert sein. Unterhalb des Bodenrahmens 8 ist eine nicht dargestellte Auswerfereinrichtung vorgesehen, die in Pfeilrichtung Pl mittels Auswerferstößeln das Entformen des hergestellten Gußstückes einschließlich der Einmalform-Bestandteile durchführt. In den Formhohlraum F im Bereich der Kokille 2, 3 wird des weiteren ein nicht dargestellter innerer Gießblock 6 mit der entsprechenden Konfiguration für das herzustellende Gußstück eingesetzt. In den Formhohlraum F, d.h. in den inneren Gießkernblock 6, ragen, vom Bodenrahmen 28 ausgehend, aufwärts gerichtete Kühlelemente 87, ausgebildet beispielsweise als Stahlbolzen. Diese Kühlelemente 87 sind in einer Anzahl und Anordnung entsprechend der Gestalt des herzustellenden Gußstückes, hier Motorblöcke für Brennkraftmaschinen, vorgesehen und geformt. Wie aus der Draufsicht nach Fig. 7 ersichtlich, ist die eine Stirnseite der längsgeteilten Kokille 2,3 mittels eines in Pfeilrichtung P 5 bewegbaren Schließteiles 3 verschließbar. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite ist die Kokille mit der Verteilerkonsole 94, siehe auch Fig. 6, ausgestattet. Hierbei kann die Verteilerkonsole zugleich den stirnseitigen Abschluß der Kokille bilden als auch die Kokille hier mit einer weiteren Einmalform ausgestattet sein. Die Verteilerkonsole 94 aus Metall ist fester Bestandteil der Dauerform. Der Zufuhrkanal für die Leichtmetallegierungsschmelze mündet in Pfeilrichtung S auf dem Kopf 94a der Verteilerkonsole, und bewirkt, daß der hier zugeführte Schmelzstrom sich teilt und in Pfeilrichtung Sl, S2 an den Flanken der Verteilerkonsole weiter nach unten in den Formhohlraum fließt, wo er dann in die Gießkanäle des inneren Gießkerns eingeleitet und weiterverteilt wird.

Der Aufbau und die Funktion der erfindungsgemäßen Gußform zum Herstellen von Motorblöcken wird nachfolgend anhand einer Anlage mit zwei stationär angeordneten Gußformen, denen eine Gießeinrichtung zugeordnet ist, mit abkoppelbaren und verfahrbaren Betätigungsorganen erläutert.

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Wie sich aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 ergibt, sind zwei Gußformen la, Ib vorgesehen, deren Kokillen 2, 3 in ihrer Längsmittelebene geteilt sind, so daß die Kokillenteile 2, 3 in Pfeilrichtung P2 bzw. P3 zum Öffnen und Schließen bewegbar sind. Die Kokillenteile 2, 3 weisen an ihren einander zugewandten Seiten die Randkonturen 4, 5 der seitlichen Oberflächenform des herzustellenden Gußstückes auf. Die Achse der Längsteilung der Kokille 2, 3 ist mit X bezeichnet, die Querrichtung hierzu, in der die Kokillenteile auch bewegbar sind, wird mit Y bezeichnet. Zu der Dauerform gehört auch noch der Bodenrahmen 28, auf dem die Kokillenteile 2, 3 verschiebbar aufsitzen. Die Form des herzustellenden Gußstückes wird des weiteren durch den in den Formhohlraum zwischen die Kokillenteile 2, 3 eingesetzten inneren Gießkernblock 6 bestimmt, sowie durch den weiteren auf die Kokille aufgesetzten äußeren Gießkernblock 7 sowie den als Druckmasse dienenden Deckelkern 8, der auf den Gießkernblock 7 oben aufgesetzt wird. Die Gießkernblöcke 6, 7, 8 sind sogenannte Einmalformen, werden also für jeden Gießvorgang, d.h. für jedes herzustellende Gußstück neu erstellt. Die Gießkernblöcke werden wegen ihrer komplizierten Gestalt selbst wiederum aus kleineren Gießkernen paketweise zusammengestellt zu dem jeweiligen Gießkernblock 6, 7, 8. Für den herzustellenden Motorblock wird der innere Gießkernblock 6 auch als Kurbelraum-Kernblock 6 bezeichnet. Die Gießkernblöcke 6, 7, 8 werden in der geeigneten Reihenfolge, siehe Fig. 1, mittels geeigneter Förderelemente, zum Beispiel Kettenförderer, vor oder zum Teil auch nach dem Schließen der Kokillenteile 2, 3 abgesenkt, so daß die für den Gießvorgang in Fig. 4 gezeigte Gußform entsteht. Der innere Gießkernblock 6 wird vor dem Schließen der Kokillenteile 2, 3 auf den Bodenrahmen 28 aufgesetzt, der äußere Gießkernblock 7 wird bzw. kann nach dem Schließen der Kokillenteile auf diese aufgesetzt werden, hierauf wird der Deckelkern 8 aufgesetzt. Gegebenenfalls kann auch der Deckelkern 8 bereits vorher auf

den äußeren Gießkernblock 7 aufgesetzt sein und diese als Einheit 7, 8 auf die Kokille aufgesetzt werden. Entsprechend

dem herzustellenden Motorblock sind in den inneren Gießkernblock 6, nämlich dem Kurbelraumkernblock 6, über nahezu die gesamte Länge desselben reichende unterhalb der späteren Kurbelwellenlagerung 13 angeordnete Gießläufe 9 eingearbeitet, siehe Fig. 1, 4, 5. Von diesen Gießläufen zweigen im Bereich der einzelnen Zylinder des herzustellenden Motorblockes weitere Gießkanäle 10 ab, die zu unteren Abgußkonturen hinführen, von wo aus die Metallschmelze weiter nach oben steigen und sich verzweigen kann, um die Gießform gleichmäßig von unten nach oben zu füllen. Die Lage der Gießläufe 9 und Gießkanäle 10 ist so gewählt, daß ein gerichteter Abkühlverlauf von unten nach oben stattfindet, untersützt durch die Kühlwirkung der unteren seitlichen metallenen Profile der Kokille 2, 3.

Den oberen Abschluß des Kurbelraumkernblockes 6 bilden eine Anzahl in Reihe hintereinander angeordneter Zylinderbohrungskerne 14, deren obere Ansätze 15 mit entsprechenden Ausnehmungen 16 in weiteren Zylinderbohrungskernen 17 des Deckelkernes 8 zum Zwecke einer positionsgerechten Zuordnung zusammenwirken.

Der Deckelkern ist als an sich bekannte Druckmasse für das Gießen im Schwerkraftverfahren ausgebildet, wobei die durch die Schwindung des Abgusses zusätzlich benötigte Metallschmelze aus dem Vorratsraum des Druckmassekerns des Deckelkerns herausgeholt wird.

An den Deckelkern 8 ist des weiteren ein jeden Zylinderbohrungskern 17 umgebender Wasserraumkern 18 angesetzt, wodurch beim fertigen Gußstück ein die Zylinderbohrung umgebender Kühlkanal entsteht. Weiterhin ist es möglich, im oberen Bereich des Zylinderbohrungskernes 17 eine im fertigen Gußstück die Zylinderbohrung bildende ZyIinderlaufbüchse 19 zu halten, die bereits beim Gießprozess mit in den Motorblock eingegossen werden kann.

Übereinander zugeordnete Vorsprünge 20, Ausnehmungen 21, 22, 23, 24 bzw. Anlagenflächen 25 in Kokille 2, 3, Kurbelraumkernblock 6, äußeren Gießkernblock 7 und Deckelkern 8 läßt sich eine eng tolerierte gegenseitige Zuordnung der genannten Teile zum Herstellen der kompletten Gußform zuverlässig erreichen.

Wie insbesondere aus den Figuren 2, 4 ersichtlich, sind auf die oberen äußeren Kernblöcke 7 der Gußformen la, Ib Einfülltrichter 81, 82 für die Metallschmelze aufgesetzt.

Diese Einfülltrichter 81, 82 sind einander zugewandt, so daß es dadurch in besonders vorteilhafter Weise möglich ist, mit einem einzigen, in geeignet Weise mit Metallschmelze versorgten Gießlöffel 83, der zwischen den beiden Gußformen la, Ib angeordnet ist, siehe Fig. 2, auszukommen. Dieser Gießlöffel 83 kann dann im entsprechenden Arbeitszyklus wechselseitig verschwenkt werden, siehe Schwenkachse 84 und damit den Gießvorgang für die jeweils fertiggestellte Gußform einleiten. Der Einfülltrichter 81, 82 der jeweiligen Gußform la, Ib kann auch direkt in den äußeren Kernblock 7 eingearbeitet sein und in den durch den äußeren Kernblock 7 nach unten führenden Zufuhrkanal 97 übergehen.

Die Kokillenteile 2, 3 sind, siehe Fig. 4, mit Kanälen 85 zum Beaufschlagen mit einem Heizmedium ausgestattet, sowie mit in unmittelbarer Nähe der Kontur des herzustellenden Gußstückes angeordneten Kühlkanälen 86 zum Beaufschlagen mit einem Kühlmedium. Bei einer entsprechend gesteuerten Beaufschlagung dieser Kanäle 85 bzw. 86 mit Heizmedium während des Gießvorganges und Kühlmedium nach Beendigung des Gießvorganges können die Zykluszeiten eines Gießzyklus kurzgehalten werden.

Zur weiteren Verbesserung der Qualität und Maßhaltigkeit des herzustellenden Gußstückes einschließlich des Erstarrungsvorganges sind vom Boden der Kokille bis in den Bereich der Kurbelwellenlagerung 13 des herzustellenden Gußstückes in den Gießkernblock 6 reichende Kühlelemente 87 als Ausstattung der Kokille vorgesehen. Diese Kühlelemente

sind, siehe beispielsweise Fig. 4 und 5, als Stahlbolzen ausgebildet und über Ringzentrierungen 88 im Bereich des Bodenrahmens 28 geführt und kalottenförmig gelagert, siehe Kugelkalotten 89 im Bereich des Bodenrahmens 28. Der Kurbelraumkernblock 6 weist entsprechende Ausnehmungen an seiner Unterseite auf und wird beim Einsetzen, siehe Fig. 1, auf diese Kühlelemente 87 aufgesteckt. Die Ringzentrierung und kalottenförmige Lagerung der Kühlelemente 87 kann Parallelitätstoleranzen ausgleichen, so daß der Kurbelraumkernblock 6 einwandfrei in die Kokille eingesetzt werden kann. Die Kühlelemente ermöglichen dann an den gewünschten Stellen einen frühzeitigen Beginn der Erstarrung der Metallschmelze durch Abschreckung.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist der Kurbelraumkernblock 6 entsprechend seiner komplizierten Konfiguration aus mehreren Kernteilen zusammengesetzt, beispielsweise geklebt, siehe die Schnittstellen 93.1 bis 93.3, die die Kernteile 6.1 bis 6.5 trennen. Der Deckelkern 8 kann einteilig ausgebildet sein.

Für die Verteilung der über den Einfülltrichter 81 in Pfeilrichtung S und im oberen äußeren Gießkernblock 7 ausgebildeten Zuführkanal 97 zu dem Formhohlraum zugeführten Metallschmelze ist die Kokille 2, 3 mit der Verteilerkonsole 94 ausgestattet, siehe Fig. 5. Die Verteilerkonsole 94 ist an einer Stirnseite der Kokille vorzugsweise mittig angeordnet, siehe 3&mgr;&sgr;]&agr; gestrichelte Darstellung in Fig. 4. Die Verteilerkonsole 94 kann auf dem Bodenrahmen 28 fest montiert sein, aber auch, wie in Fig. 5 strichpunktiert angedeutet, dort schwenkbar gelagert sein, siehe Schwenkarm 95a. Die Verteilerkonsole mit abgerundetem oder leicht abgerundetem Kopf 94 ragt wie ein Strömungspfeiler in den über den Zufuhrkanal 97 zugeführten Schmelzestrom und teilt diesen, so daß er beidseitig über die Flanken der Konsole 94 nach unten weiterfließt. Die in den inneren Gießkernblock 6 eingearbeiteten Gießläufe 9, die sich im wesentlichen horizontal im unteren Bereich des Formhohlraumes der Kokille befinden, stehen mit den Flanken der Verteilerkonsole in

Verbindung und werden von hier mit der einfließenden Metallschmelze gespeist. Der Fließweg der Metallschmelze vom Einfülltrichter 81 über den Zufuhrkanal 97 über die Flanken der Vertexlerkonsole 94 in die Gießkanäle 9 des inneren Gießkernblockes 6 ist aus Fig. 5 ersichtlich. Die Verteilerkonsole 94 stellt das Verbindungsglied zwischen dem Zuführkanal 97 im äußeren Gießkernblock 7 und den Gießläufen im inneren Gießkernblock 6 her.

In die Verteilerkonsole 94 sind Kühlkanäle 95, die mit einem Kühlmedium beaufschlag sind, eingearbeitet. Des weiteren kann das Aufheizen der Verteilerkonsole 94 mittels Heizpatrone 96 als auch mittels Gasbeheizung erfolgen, hier ausgehend vom Bodenbereich der Kokille. Die Kühlkanäle 95 und die Heizpatrone 96 können zyklisch beaufschlagt werden, dergestalt, daß nach Einfüllen der Metallschmelze in die Gießform die Schmelze so rasch wie möglich erstarrt, wobei gleichzeitig die Kühlkanäle 95 ebenso wie die Kühlkanäle 86 der Kokille 2, 3 mit Kühlmedium beaufschlagt werden, damit die Gußform möglichst bald wieder geöffnet werden kann. Beim Einfüllen der Metallschmelze in den Zuführkanal 97 zum Füllen der Formhohlräume wird die Heizpatrone bzw. Gasbeheizung 96 aktiviert, um zu verhindern, daß die Metallschmelze beim Einfüllen und Durchlaufen der Gießkanäle und der Vertexlerkonsole zu stark abkühlt.

Die Kokillenteile 2, 3 sind über eine Gleitführung 26, 27 in Querrichtung Y verschiebbar gelagert und sitzen dabei auf einem Bodenrahmen 28 auf. An einander abgewandten Begrenzungsflächen 29, 3 0 der Kokillenteile 2, 3 sind Aufnahmebügel 33, 34 befestigt, in die jeweils ein Endstück 35, 36 einer Kolbenstange 37, 38 einer Kolben-Zylindereinheit 39, 40 als Betätigungsorgan von unten oder oben kommend einhaken kann. Beim Auseinanderfahren der Kokillenteile 2, 3 wird eine Kippbewegung dadurch erreicht, daß der jeweils . endseitige Bereich 31, 32 der rahmenseitigen Gleitführung 37 geneigt ist. Damit ist es ohne weiteres möglich, beispielsweise nach 40 bis 50 Abgüssen die inneren

Randkonturen 4, 5 der Kokillenteile 2, 3 zu reinigen bzw. dort Trennmittel aufzubringen.

Eine Alternative zu der geneigten Ausbildung der Endbereich 31, 32 der Gleitführung könnte darin bestehen, daß der untere Teil jedes Kokillenteiles 2, 3 bei der durch die Kolben-Zylindereinheit 39, 40 hervorgerufenen Öffnungsbewegung an einem Anschlag zur Anlage kommt und dadurch bei der weiteren Einwärtsbewegung der Kolbenstange 37, 38 zwangsläufig geschwenkt wird. Ein solcher Anschlag könnte auch verstellbar ausgeführt sein, so daß allein dadurch die Neigung der Kokillenteile 2, 3 in ihrer Endstellung beeinflußt werden kann.

Jede Kolben-Zylindereinheit 39, 40 ist an ihrem der Kolbenstange 37, 38 gegenüberliegenden Ende über einen Anlenkpunkt 43, 44 von einem Stützfuß 45, 46 aufgenommen, welcher auf einer Grundplatte 47, 48 aufsitzt, die wiederum von einem Untergestell 49, 50 getragen wird und darauf mittels 0 im Detail nicht näher gezeigter GleitSchienenführung 52a bzw. 52b längsbeweglich geführt wird, siehe auch Fig. 2.

Bewerkstelligt wird diese Längsbewegung von Station A zu Station B und wieder zurück, wie Fig. 2 zeigt, durch eine entsprechend gerichtete stationär fixierte weitere Kolben-Zylindereinheit 53, 54, wobei deren Kolbenstange 55, 56 über eine stirnseitige vordere Anschlußstelle 57, 58 an die Grundplatte 47, 48 angeschlossen ist. Anstatt einer Kolben-Zylindereinheit 53, 54 könnte beispielsweise auch ein Kettenantrieb verwendet werden.

Besagte Grundplatten 47, 48 sind mit Anschlagbalken 59, ausgestattet, an die entsprechend nach außen gerichtete rahmenseitige Stege 63, 64 des in der Höhe verstellbaren Bodenrahmens 28 zur Anlage kommen können. Über eine geeignete Verriegelung ist dieser während der auf ihm stattfindenden Arbeitsprozesse zu arretieren.

Durch an der Unterseite 65 des Bodenrahmens 28 angreifende weitere Kolben-Zylindereinheiten 66, 67 kann er mit der auf ihm aufsitzenden Kokille 2, 3 auf einen auf Schienen 68, 69 mittels Rollen 70, 71 beweglichen Rahmen 72 abgesetzt und auf diese Weise ein einfacher Austausch der Kokillen la, Ib zum Beispiel gegen eine weitere Kokille anderer Form vorgenommen werden.

Über am jeweils vorderen Ende der die Kokillenteile 2, 3 einer Kokille in Querrichtung bewegenden Kolben-Zylindereinheiten 29, 30 an Drehpunkten 73, 74 angreifende und von grundplattenseitigen Anlenkpunkten 75, 76 aufgenommene Hydraulikzylinder 77, 78 ist eine Erweiterung der Bewegungsmöglichkeiten eines jeden Betätigungsorganes 39, 40 möglich, die noch dadurch ergänzt werden könnte, daß ihre gegenüberliegende Abstützung am Stützfuß 45, 46 höhenverstellbar gestaltet wird.

Eine genaue Zuordnung der einzelnen Teile, die zu der Gußform zusammengesetzt werden, wird einerseits durch entsprechende Ausbildung der ineinandergreifenden Teile der Gießkernblöcke 6, 7, 8 erreicht. Des weiteren kann eine an dem Bodenrahmen 2 angesetzte federbelastete Druckfeder 98 als Zentriereinrichtung 99 vorgesehen sein, die in eine Zentrierbohrung 100 des äußeren oben auf die Kokille aufgesetzten Gießkernblockes 7 eingreift und damit eine genaue Positionierung des gesamten Kernpaketes 7 beim Absenken auf den Bodenrahmen 28 und auf die Kokille 2, 3 erreicht werden.

Die dem Einfülltrichter 81 gegenüberliegende Stirnseite der Kokille 1 wird zweckmäßigerweise von einem rahmenseitigen Drehpunkt 101 schwenkbar gelagerten mittels Hydraulikzylinder 102 beaufschlagten Schließteil 103 gebildet. Damit sind auch negative Stirnflächenkonturen des herzustellenden Gußstückes möglich. Anstatt einer Schwenkbewegung über Drehpuntk 101 ist es auch möglich, das Schließteil 103 mittels einer reinen Horizontalbewegung zu bewegen.

Die erfindungsgemäße Gußform und Anlage weist des weiteren noch eine vom prinzipiellen Aufbau her aus der bereits erwähnten DE 29 32 83 6 C2 bekannte Ausstoßvorrichtung 105 für das fertige Gußstück auf. Gemäß der vorliegenden Ausführung ist allerdings die Ausstoßvorrichtung 105 bei der vorgeschlagenen Anlage zwei Stationen A, B zwischen diesen beiden verfahrbar ausgebildet. Hierzu ist ein Hubzylinder 106 an der Unterseite eines Tragbalkens 107 befestigt, der unterhalb des Bodenrahmens 28 angeordnet ist. Der Tragbalken 107 ist an seinen beiden Enden mit Rollen 108, 109 ausgestattet, die auf vom Untergestell 49, 50 ausgehenden Schienen 110, 111 aufsitzen. Die Schienenlänge ist so ausreichend bemessen, daß eine Verfahrbewegung parallel zur Richtung X von Station A nach B und umgekehrt möglich ist, siehe Fig. 2.

Die aus dem Hubzylinder 106 durch eine Öffnung 112 des Tragbalkens 107 ragende Kolbenstange 113 ist an ihrem freien Ende mit einem Doppelhakenteil 114 ausgestattet, dessen Hakenenden einen Flanschteil 115 eines hängend an einem stationären Hubbalkens 116 befestigten Bolzen 117 übergreifen, wenn der Tragbalken 107 mit Hubzylinder 106 in den Bereich des Bolzens 117 verfahren wird (zum Beispiel mittels hier nicht dargestellter Hydraulikeinheiten oder Kettenantriebe). Über eine entsprechende Bewegung der Kolbenstange 113 können dann mit dem Hubbalken 116 verbundene und bis zum Formhohlraum der Kokille reichende Auswerferstößel 118 in bekannter Weise arbeiten.

Ist die für den Durchtritt des Bolzens 117 im Bodenrahmen 28 vorgesehene Öffnung 119 entsprechend ausgeführt und der Bolzen-Flanschteil 115 mit dem Doppelhakenteil 114 der Kolbenstange 113 koppelbar sowie der Hubbalken 116 in gewissen Grenzen in der Verfahrrichtung des Tragbalkens 107 bewegbar, so könnten auch innerhalb einer Station A, B die Angriffspunkte der Auswerferstößel 118 variiert werden.

Mit der vorbeschriebenen Gießanlage ist somit jede der beiden mit einer Kokille ausgestatteten Stationen A, B wechselweise zum einen Gießstation und zum anderen Arbeitsstation.

Claims (21)

G 94 Schutzansprüche

1. Gußform zum Herstellen von Gußstücken in Gestalt von Motorblöcken für Brennkraftmaschinen aus einer Leichtmetallegierung, enthaltend einen Bodenrahmen mit einer Ausstoßvorrichtung und mit einer aufgesetzten längsgeteilten einen Formhohlraum umschließenden Kokille als Dauerform, wobei die Kokillenteile in Querrichtung zu ihrer Längsteilung zum Öffnen und Schließen mittels Druckmittel betriebener Betätigungsorgane verschiebbar sind und eine Stirnseite der Kokille mit einem bewegbaren Schließteil ausgerüstet ist und ein Zufuhrkanal für die Leichtmetallegierungsschmelze zu dem Formhohlraum der Kokille vorgesehen ist, sowie enthaltend entsprechend der Formgebung des Gußstückes einen in den Formhohlraum der Kokille einsetzbaren Gießkernblock, ausgebildet als Einmalform einschließlich eines als Druckmassel dienenden Deckelkerns, ebenfalls ausgebildet als Einmalform, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (2, 3) an ihrer dem Schließteil (103) gegenüber angeordneten Stirnseite mit einer Verteilerkonsole (94) aus Metall mit Kopf (94a) ausgestattet ist und der Zufuhrkanal (97) für die Leichtmetallegierungsschmelze über den Kopf (94) geführt ist, wodurch der Zufuhrkanal unterteilt und der durch den Zufuhrkanal (97) zugeführte Schmelzestrom geteilt weiterfließt.

2. Gußform nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkonsole (94) auf dem Bodenrahmen (28) der Gußform fest montiert ist. 35

3. Gußform nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkonsole am Bodenrahmen (28) schwenkbar gelagert ist.

4. Gußform nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkonsole eine etwa der Höhe der Kokillenteile (2,3) entsprechende Höhe aufweist.

5. Gußform nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß in die Verteilerkonsole (94) Kühlkanäle (95) eingearbeitet sind und die Verteilerkonsole (94) mittels einer Heizpatrone oder Gas (96) beheizbar ist.

6. Gußform nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille mit vom Bodenrahmen (28) ausgehenden in den Formhohlraum der Kokille (2,3) ragenden Kühlelementen (87) ausgestattet ist.

7. Gußform nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlelemente (87) Stahlbolzen vorgesehen sind.

8. Gußform nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente (87) ,25 beweglich am Bodenrahmen (28) befestigt sind.

9. Gußform nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente kalottenförmig gelagert und mittels Ringzentrierung (88) am Bodenrahmen (28) geführt sind.

10. Gußform nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem in die Kokille (2,3) einsetzbaren inneren Gießkernblock (6) ein auf die Kokille aufsetzbarer den Formhohlraum der Kokille nach oben vergrößernder äußerer Gießkernblock (7), ausgebildet als Einmalform, vorgesehen ist, wobei der

Deckelkern (8) auf den äußeren Gießkernblock (7) aufsetzbar ist.

11. Gußform nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Gießkernblock (7) und der Deckelkern (8) zu einer Montageeinheit verbunden sind.

12. Gußform nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß das den einen stirnseitigen Abschluß der Kokille (2, 3) bildende Schließteil (103) am Bodenrahmen (28) mit Drehpunkt (101) schwenkbar mittels Hydraulikzylinder (102) gelagert ist oder das Schließteil (103) als Einmalform ausgebildet ist.

13. Gußform nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, daß in den inneren Gießkernblock (6) Gießläufe (9) eingearbeitet sind, die mit den an der Verteilerkonsole (94) entlanggeführten Teilkanälen des Zufuhrkanals (97) kommunizieren.

14. Gußform nach einem der Ansprüche 1 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittel betriebenen Betätxgungsorgane (39, 40) zum Öffnen und Schließen der Kokillenteile (2, 3) von der Kokille abkoppelbar ausgebildet sind.

15. Gußform nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Druckmittel betriebenen Betätxgungsorgane (39, 40) zum Öffnen und

Schließen der Kokillenteile (2, 3) einer Kokille als auch das Betätigungsorgan (106/113) der Ausstoßvorrichtung (105) von der Kokille abkoppelbar und verfahrbar ausgebildet sind.
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16. Gußform nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der an den Kokillenteilen (2, 3) angreifenden Betätxgungsorgane (39,

40) zum Öffnen und Schließen derselben auf mindestens einer Gleitschiene (52a, b) geführten Grundplatte (47, 48) gelagert ist und die Grundplatte (47, 48) mit den Betätigungsorganen (39, 40) parallel zur Längsteilung der Kokillen auf der Gleitschiene (52a, b) verschiebbar ist.

17. Gußform nach einem der Ansprüche 12 bis 16,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kokillenteil (2, 3) über eine Gleitführung (26, 27) am Bodenrahmen (28) in Querrichtung (Y) zur Längsteilung (X) der Kokille verschiebbar gelagert ist, wobei die Gleitführung in ihrem von der geschlossenen Kokille abgewandten endseitigen Bereich (31, 32) abwärts geneigt ausgebildet ist, so daß die Kokillenteile (2, 3) in ihrer Öffnungs-/Endstellung eine entsprechend der Neigung abgekippte Stellung erreichen.

18. Gußform nach einem der Ansprüche 12 bis 17,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Betätigungsorgan (39, 40) zum Öffnen und Schließen der Kokillenteile mittels

eines nahe dem Kokillenteilen (2, 3) zugewandten Ende über einen Drehpunkt (73, 74) angreifende Hydraulikzylinder (77, 78), der an seinem anderen Ende an der Grundplatte (47, 48) angelängt ist, höhenverstellbar ist. 25

19. Gußform nach einem der Ansprüche 14 bis 18,

dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Bodenrahmens (28) ein gegebenenfalls parallel zur Längsachse (X) der Kokille verfahrbarer Tragbalken (107) angeordnet ist, an dem ein Hubzylinder (106) mit vertikal heb- und senkbarer Kolbenstange (113) für den Eingriff mit einem im Bodenrahmen (28) vertikal beweglich gelagerten mit Auswerferstößeln (118) in Wirkverbindung stehenden Bolzen (117) befestigt ist.

20. Gußform nach einem der Ansprüche 1 bis 19,

dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrkanal (97) für die Leichtmetallegierungsschmelze annähernd vertikal durch den

äußeren Gießkernblock (7) zur Verteilerkonsole (94) geführt ist.

21. Gußform nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und die äußeren Gxeßkernblocke (6,7,8) zusammen mit dem Gußstück gemeinsam aus der Dauerform entnehmbar sind.