EP0476348A2 - Sand mold for fabricatung aluminium cylinder leads - Google Patents

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EP0476348A2
EP0476348A2 EP91114125A EP91114125A EP0476348A2 EP 0476348 A2 EP0476348 A2 EP 0476348A2 EP 91114125 A EP91114125 A EP 91114125A EP 91114125 A EP91114125 A EP 91114125A EP 0476348 A2 EP0476348 A2 EP 0476348A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sand mold
mold according
cavity
blind hole
sand
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP91114125A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0476348A3 (en
Inventor
Hans Stegmaier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
W& W Schenk & Cokg Leichtgusswerke Maulbronn GmbH
Original Assignee
W& W Schenk & Cokg Leichtgusswerke Maulbronn GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by W& W Schenk & Cokg Leichtgusswerke Maulbronn GmbH filed Critical W& W Schenk & Cokg Leichtgusswerke Maulbronn GmbH
Publication of EP0476348A2 publication Critical patent/EP0476348A2/en
Publication of EP0476348A3 publication Critical patent/EP0476348A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates

Definitions

  • the invention relates to a sand mold for the production of cylinder heads made of aluminum according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to design a sand mold for the production of cylinder heads made of aluminum such that the reject rate is significantly reduced.
  • the object is achieved in that an open blind hole is provided as a riser, in which an exothermic material is embedded.
  • the sand mold according to the invention In addition, a significant energy saving is achieved by using the sand mold according to the invention.
  • the known sand casting mold with several risers open to the atmosphere about 8 kg of casting waste is produced.
  • the sand casting mold according to the invention only 5 to 6 kg of casting waste accumulate due to the riser now being designed as a blind hole, although several risers are provided at critical points of the casting mold. Since the cast waste from solidified aluminum has to be melted down again for further use, the sand casting mold according to the invention results in less energy expenditure for remelting the cast waste.
  • the cavities in the mold are filled in by pouring a liquid aluminum melt until the aluminum melt enters the blind holes and the exothermic material reacts.
  • the resulting heat lasts the aluminum melt is liquid, which enables directional solidification.
  • the gases that occur during the exothermic reaction enter the molding sand, so that the working environment remains free of gases and vapors.
  • the exothermic material is designed as an insertable, solid molding which has a material density of approximately 1.25 g / cm 3.
  • the molding lies approximately in register in the blind hole, whereby it stands on a base which is arranged in the sand casting mold in the end section of the blind hole facing the cavity.
  • the pedestal extends over a partial cross section of the cross-sectional area of the blind hole, so that a connection between the blind hole and the cavity of the sand mold is ensured.
  • the base overlaps the rising end of the molding.
  • the overlapping section of the base and the overlapped end of the molding preferably engage in one another conically.
  • the molded article has a central receiving opening for a preferably cylindrical retaining pin that widens slightly conically towards the base, the free end portion of which is overlapped radially approximately free of play by the molded article.
  • the molding is held radially securely at its two opposite end sections, so that slipping of the molding is largely excluded in the manufacture of the sand mold.
  • the sand mold 1 shown in the exemplary embodiment has a cavity 3 which, together with a model plate 2 carrying the sand mold 1, delimits a cavity 3.
  • a core package 4, in which the cast blank is formed, is arranged in the cavity 3.
  • the sand mold 1 is also surrounded by a molding box 22 which delimits the model plate 2 and corresponds in height to the height of the sand mold 1.
  • a pouring funnel 5 is provided for filling the aluminum melt.
  • the pouring funnel 5 is connected to the cavities to be filled in the core package 4 via channels, not shown.
  • blind holes 6 and 7 are arranged in the sand mold, which are open to the cavity 3.
  • the axes of the blind holes 6 and 7 are substantially perpendicular to the bottom 13 of the cavity 3.
  • the blind holes 6 and 7 are slightly conical, the larger cross-sectional area of each blind hole 6 and 7 facing the cavity 3.
  • each blind hole 6 and 7 an exothermic material is arranged, which is designed in the embodiment as a molding 8 or 9.
  • the material consists of a mixture of aluminum powder, flux and potassium nitrate. In foundry technology it is also referred to as "blow hole powder" and has an ignition temperature of around 350 ° C.
  • the molding pressed from the blow hole powder has a density of preferably about 1.25 g / cm3.
  • each molding 8 and 9 stands on a base 10 or 11 which lies in the end section of the blind hole 8 or 9 in the sand mold 1 facing the cavity 3.
  • the pedestal extends - as can be seen in particular from FIG. 2 - over a partial cross-section of the cross-sectional area of the blind hole 6 or 7, so that a connection of each blind hole 6 and 7 with the cavity 3 is maintained by the open partial areas of each pedestal 10 or 11 is.
  • the end face 12 of the base 10 and 11 facing the cavity 3 lies in one plane with the bottom 13 of the cavity 3.
  • Each pedestal overlaps the upstanding end 20 of the molding 8 and 9.
  • the overlapped end 20 of each molding 8 and 9 is tapered and lies in a corresponding conical receptacle of the overlapping section 21 of each pedestal 10 and 11.
  • Each pedestal 10 and 11 also has a central retaining pin which extends axially into the corresponding blind hole 6 or 7.
  • the holding pins 15 of the coasters 11 extend axially over a partial length of the blind hole 7, so that a distance remains between the free end of the holding pin 15 and the bottom of the blind hole 7.
  • the holding pin 16 of the base 10 is formed axially longer than the blind hole 6, so that the free end of the holding pin 16 dips into the bottom of the blind hole 6 and is embedded in the sand mold 1.
  • Each molding 8 or 9 has a central receiving opening 17 or 18 for the respective holding pin 15 or 16.
  • the receiving opening 17 or 18 widens slightly conically towards the respective base 10 or 11.
  • the receiving opening 18 of the molding 8 is designed as a continuous center hole, while the receiving opening 17 of the molding 9 is provided as a blind hole.
  • a vent opening 19 is preferably provided in the bottom of the blind hole forming the receiving opening 17.
  • each retaining pin 15 and 16 lies approximately free of play in the respective receiving opening 17 or 18, the retaining pin 16 projecting through the molding 8.
  • each molded piece 7 and 8 lies approximately in the corresponding blind hole 6 and 7, respectively.
  • the holding pins 15 and 16 are fixed in the upper part of the model plate, while at the same time securing the bases in their respective positions.
  • the sand mold 1 held in the molding box 22 and standing on the model plate 2, with its core package 4 arranged in the cavity 3, is filled with the aluminum melt via the casting funnel.
  • the cavities 30, 31, 32 and 33 shown schematically in FIG. 2 are filled via corresponding feed channels.
  • the liquid aluminum melt rises to the bottom 13 of the cavity 3 during the casting process and enters the blind holes 6 and 7 through the opening areas 37 (FIG. 2) of the pedestals 10 and 11.
  • the pedestals 11 have a smaller thickness (height) than the pedestal 10, so that the liquid aluminum melt first comes into contact with the moldings 7.
  • the temperature of the aluminum melt is 660 ° C., so that the exothermic material ignites when the aluminum melt comes into contact with the moldings 7, as a result of which heat is fed into the aluminum melt.
  • the molding 8 which is higher in relation to the base 13 is then ignited and burns off. It has been shown that risers designed as blind holes which are filled with an exothermic material lead to significantly better casting results than with risers open to the atmosphere.
  • the reject rate of the blanks produced with the sand casting mold according to the invention is very low, so that a sand casting mold for the production of cylinder heads made of aluminum can be used economically.
  • the amount of casting waste is lower. Since the casting waste has to be melted down again for a next casting process, the lower amount of casting waste also results in energy savings.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a sand mould for the production of aluminium cylinder heads, the said mould having a cavity (3) which is bounded by a pattern plate (2) and is designed to accommodate a core assembly (4). A casting gate (5) and at least one riser (6, 7) are formed in the sand mould (1). To reduce the reject rate and the waste, the riser (6, 7) is designed as a blind hole open towards the cavity and an exothermally reacting material is arranged in the blind hole. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Sandgußform zur Herstellung von Zylinderköpfen aus Aluminium nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a sand mold for the production of cylinder heads made of aluminum according to the preamble of claim 1.

Bei einer derartigen bekannten Sandgußform ist ein Gießtrichter sowie ein zur Atmosphäre offener Steiger angeordnet. Die flüssige Aluminiumschmelze wird so lange in den Gießtrichter eingefüllt, bis die Schmelze durch den Steiger wieder austritt. Dies soll die Gewähr dafür sein, daß die Form sauber abgegossen wird.In such a known sand mold, a pouring funnel and a riser open to the atmosphere are arranged. The liquid aluminum melt is poured into the casting funnel until the melt exits through the riser. This should guarantee that the mold is poured cleanly.

In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß wegen der fehlenden Reproduzierbarkeit die Ausschußquote derartiger im Sandguß hergestellter Aluminiumgußteile sehr hoch ist. Auch die gezielte Anordnung eines oder mehrerer zur Atmosphäre offener Steiger hat nicht zu einer merklichen Senkung der Ausschußquote geführt. Daher wurde die Verwendung einer Sandgußform zur Herstellung von Zylinderköpfen aus Aluminium verworfen.In practice, however, it has been shown that, due to the lack of reproducibility, the reject rate of such aluminum castings produced in sand casting is very high. The targeted arrangement of one or more risers open to the atmosphere has not led to a noticeable reduction in the reject rate. Therefore, the use of a sand mold for the manufacture of aluminum cylinder heads was discarded.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sandgußform zur Herstellung von Zylinderköpfen aus Aluminium derart auszubilden, daß die Ausschußquote deutlich gesenkt ist.The invention has for its object to design a sand mold for the production of cylinder heads made of aluminum such that the reject rate is significantly reduced.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Steiger ein zum Hohlraum offenes Sackloch vorgesehen ist, in dem ein exotherm reagierendes Material eingelagert ist.The object is achieved in that an open blind hole is provided as a riser, in which an exothermic material is embedded.

Überraschend hat sich gezeigt, daß die zur Atmosphäre geschlossenen Steiger mit dem darin eingelagerten exotherm reagierenden Material zu hervorragenden Gießergebnissen führen, wobei die Ausschußquote auf etwa 5 % und geringer gesenkt werden konnte.Surprisingly, it has been shown that the risers closed to the atmosphere with the exothermically reacting material embedded therein lead to excellent casting results, the reject rate being reduced to about 5% and less.

Darüber hinaus ist durch Verwendung der erfindungsgemäßen Sandgußform auch eine deutliche Energieeinsparung erzielt. So fallen bei der bekannten Sandgußform mit mehreren zur Atmosphäre offenen Steigern etwa 8 kg Gußabfall an. Bei der erfindungsgemäßen Sandgußform fallen aufgrund der nun als Sackloch ausgebildeten Steiger nur 5 bis 6 kg Gußabfall an, obwohl mehrere an kritischen Stellen der Gußform angeordnete Steiger vorgesehen sind. Da der Gußabfall aus erstarrtem Aluminium zur Weiterverwendung wieder eingeschmolzen werden muß, ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Sandgußform ein geringerer Energieaufwand zum Wiedereinschmelzen des Gußabfalls.In addition, a significant energy saving is achieved by using the sand mold according to the invention. In the known sand casting mold with several risers open to the atmosphere, about 8 kg of casting waste is produced. In the sand casting mold according to the invention, only 5 to 6 kg of casting waste accumulate due to the riser now being designed as a blind hole, although several risers are provided at critical points of the casting mold. Since the cast waste from solidified aluminum has to be melted down again for further use, the sand casting mold according to the invention results in less energy expenditure for remelting the cast waste.

Die Hohlräume der Form werden durch Eingießen einer flüssigen Aluminiumschmelze aufgefüllt, bis die Aluminiumschmelze in die Sacklochbohrungen eintritt und das exotherme Material reagiert. Die dabei entstehende Wärme hält die Aluminiumschmelze flüssig, wodurch eine gerichtete Erstarrung möglich wird. Die bei der exothermen Reaktion auftretenden Gase treten dabei in den Formsand ein, so daß das Arbeitsumfeld frei von Gasen und Dämpfen bleibt.The cavities in the mold are filled in by pouring a liquid aluminum melt until the aluminum melt enters the blind holes and the exothermic material reacts. The resulting heat lasts the aluminum melt is liquid, which enables directional solidification. The gases that occur during the exothermic reaction enter the molding sand, so that the working environment remains free of gases and vapors.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, das exotherme Material als einsetzbaren, festen Formling auszubilden, der eine Materialdichte von etwa 1,25 g/cm³ hat. Der Formling liegt etwa paßgenau in dem Sackloch, wobei er auf einem Untersatz aufsteht, der in dem dem Hohlraum zugewandten Endabschnitt des Sacklochs in der Sandgußform angeordnet ist. Der Untersatz erstreckt sich über einen Teilquerschnitt der Querschnittsfläche des Sacklochs, so daß eine Verbindung zwischen dem Sackloch und dem Hohlraum der Sandgußform gewährleistet ist.In an advantageous development of the invention, it is provided that the exothermic material is designed as an insertable, solid molding which has a material density of approximately 1.25 g / cm 3. The molding lies approximately in register in the blind hole, whereby it stands on a base which is arranged in the sand casting mold in the end section of the blind hole facing the cavity. The pedestal extends over a partial cross section of the cross-sectional area of the blind hole, so that a connection between the blind hole and the cavity of the sand mold is ensured.

Zur präzisen Halterung des Formlings ist vorgesehen, daß der Untersatz das aufstehende Ende des Formlings übergreift. Vorzugsweise greifen der übergreifende Abschnitt des Untersatzes und das übergriffene Ende des Formlings konisch ineinander.For precise mounting of the molding, it is provided that the base overlaps the rising end of the molding. The overlapping section of the base and the overlapped end of the molding preferably engage in one another conically.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Formling eine sich zum Untersatz leicht konisch erweiternde, zentrale Aufnahmeöffnung für einen vorzugsweise zylindrischen Haltestift auf, dessen freier Endabschnitt vom Formling radial etwa spielfrei übergriffen wird. Der Formling ist so an seinen beiden gegenüberliegenden Endabschnitten radial sicher gehalten, so daß bei der Herstellung der Sandgußform ein Verrutschen des Formlings weitgehend ausgeschlossen ist.In a further development of the invention, the molded article has a central receiving opening for a preferably cylindrical retaining pin that widens slightly conically towards the base, the free end portion of which is overlapped radially approximately free of play by the molded article. The molding is held radially securely at its two opposite end sections, so that slipping of the molding is largely excluded in the manufacture of the sand mold.

Vorzugsweise ist vorgesehen, mehrere mit einem exothermen Material gefüllte Sacklochbohrungen anzuordnen und die Untersätze unterschiedlich dick (hoch) auszubilden. Dies hat den Vorteil, daß mit ansteigendem Spiegel der Aluminiumschmelze gezielt das in bestimmten Sacklöchern enthaltene exotherme Material nacheinander oder - bei gleicher Dicke der Untersetzer - gleichzeitig gezündet wird. Abhängig vom Gießvorgang kann so der Aluminiumschmelze Wärme zugeführt werden, um das problematische Erstarrungsverhalten der Aluminiumschmelze positiv zu beeinflussen.It is preferably provided to arrange several blind holes filled with an exothermic material and the Form bases with different thicknesses (high). This has the advantage that as the level of the aluminum melt rises, the exothermic material contained in certain blind holes is ignited one after the other or - with the same thickness of the coaster - simultaneously. Depending on the casting process, heat can be added to the aluminum melt in order to positively influence the problematic solidification behavior of the aluminum melt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig.1
einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Sandgußform,
Fig. 2
eine Draufsicht auf einen Teilbereich des Kernpaketes.
Further features of the invention result from the further claims, the description and the drawing, in which an embodiment of the invention described in detail below is shown. Show it:
Fig. 1
2 shows a section through a sand mold according to the invention,
Fig. 2
a plan view of a portion of the core package.

Die im Ausführungsbeispiel dargestellte Sandgußform 1 weist einen Hohlraum 3 auf, der zusammen mit einer die Sandgußform 1 tragenden Modellplatte 2 einen Hohlraum 3 begrenzt. Im Hohlraum 3 ist ein Kernpaket 4 angeordnet, in dem der Gußrohling ausgebildet wird. Die Sandgußform 1 ist ferner von einem Formkasten 22 umgeben, der die Modellplatte 2 begrenzt und in seiner Höhe der Höhe der Sandgußform 1 entspricht.The sand mold 1 shown in the exemplary embodiment has a cavity 3 which, together with a model plate 2 carrying the sand mold 1, delimits a cavity 3. A core package 4, in which the cast blank is formed, is arranged in the cavity 3. The sand mold 1 is also surrounded by a molding box 22 which delimits the model plate 2 and corresponds in height to the height of the sand mold 1.

In der Sandgußform 1 ist ein Gießtrichter 5 zum Einfüllen der Aluminiumschmelze vorgesehen. Der Gießtrichter 5 steht mit den auszufüllenden Hohlräumen des Kernpaketes 4 über nicht näher dargestellte Kanäle in Verbindung.In the sand mold 1, a pouring funnel 5 is provided for filling the aluminum melt. The pouring funnel 5 is connected to the cavities to be filled in the core package 4 via channels, not shown.

Als Steiger sind in der Sandgußform 1 Sacklöcher 6 und 7 angeordnet, die zum Hohlraum 3 hin offen sind. Die Achsen der Sacklöcher 6 und 7 stehen im wesentlichen lotrecht auf dem Boden 13 des Hohlraums 3. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sacklöcher 6 und 7 leicht konisch ausgebildet, wobei die größere Querschnittsfläche eines jeden Sacklochs 6 und 7 dem Hohlraum 3 zugewandt liegt.As a riser 1 blind holes 6 and 7 are arranged in the sand mold, which are open to the cavity 3. The axes of the blind holes 6 and 7 are substantially perpendicular to the bottom 13 of the cavity 3. In the exemplary embodiment shown, the blind holes 6 and 7 are slightly conical, the larger cross-sectional area of each blind hole 6 and 7 facing the cavity 3.

In jedem Sackloch 6 und 7 ist ein exotherm reagierendes Material angeordnet, welches im Ausführungsbeispiel als Formling 8 bzw. 9 ausgebildet ist. Das Material besteht aus einer Mischung aus Aluminiumgrieß, Flußmittel und Kaliumnitrat. Es wird in der Gießereitechnik auch als "Lunkerpulver" bezeichnet und hat eine Zündtemperatur von etwa 350°C. Der aus dem Lunkerpulver gepreßte Formling hat eine Dichte von vorzugsweise etwa 1,25 g/cm³.In each blind hole 6 and 7, an exothermic material is arranged, which is designed in the embodiment as a molding 8 or 9. The material consists of a mixture of aluminum powder, flux and potassium nitrate. In foundry technology it is also referred to as "blow hole powder" and has an ignition temperature of around 350 ° C. The molding pressed from the blow hole powder has a density of preferably about 1.25 g / cm³.

Wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, steht jeder Formling 8 und 9 auf einem Untersatz 10 bzw. 11 auf, der in dem dem Hohlraum 3 zugewandten Endabschnitt des Sacklochs 8 bzw. 9 in der Sandgußform 1 liegt. Der Untersatz erstreckt sich - wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen - über einen Teilquerschnitt der Querschnittsfläche des Sacklochs 6 bzw. 7, so daß eine Verbindung jedes Sacklochs 6 und 7 mit dem Hohlraum 3 durch die offenen Teilbereiche jedes Untersatzes 10 bzw. 11 aufrechterhalten ist. Insbesondere liegt die dem Hohlraum 3 zugewandte Stirnfläche 12 jedes Untersatzes 10 und 11 in einer Ebene mit dem Boden 13 des Hohlraums 3.As shown in the exemplary embodiment, each molding 8 and 9 stands on a base 10 or 11 which lies in the end section of the blind hole 8 or 9 in the sand mold 1 facing the cavity 3. The pedestal extends - as can be seen in particular from FIG. 2 - over a partial cross-section of the cross-sectional area of the blind hole 6 or 7, so that a connection of each blind hole 6 and 7 with the cavity 3 is maintained by the open partial areas of each pedestal 10 or 11 is. In particular, the end face 12 of the base 10 and 11 facing the cavity 3 lies in one plane with the bottom 13 of the cavity 3.

Jeder Untersatz übergreift das aufstehende Ende 20 des Formlings 8 bzw. 9. Dabei ist das übergriffene Ende 20 jedes Formlings 8 und 9 konisch verjüngt ausgebildet und liegt in einer entsprechenden konischen Aufnahme des übergreifenden Abschnitts 21 jedes Untersatzes 10 und 11.Each pedestal overlaps the upstanding end 20 of the molding 8 and 9. The overlapped end 20 of each molding 8 and 9 is tapered and lies in a corresponding conical receptacle of the overlapping section 21 of each pedestal 10 and 11.

Jeder Untersatz 10 und 11 weist ferner einen zentralen Haltestift auf, der sich axial in das entsprechende Sackloch 6 oder 7 erstreckt. Die Haltestifte 15 der Untersetzer 11 erstrecken sich axial über eine Teillänge des Sackloches 7, so daß zwischen dem freien Ende des Haltestiftes 15 und dem Boden des Sackloches 7 ein Abstand verbleibt.Each pedestal 10 and 11 also has a central retaining pin which extends axially into the corresponding blind hole 6 or 7. The holding pins 15 of the coasters 11 extend axially over a partial length of the blind hole 7, so that a distance remains between the free end of the holding pin 15 and the bottom of the blind hole 7.

Der Haltestift 16 des Untersatzes 10 ist axial länger ausgebildet als das Sackloch 6, so daß das freie Ende des Haltestiftes 16 in den Boden des Sackloches 6 eintaucht und in der Sandgußform 1 eingebettet ist.The holding pin 16 of the base 10 is formed axially longer than the blind hole 6, so that the free end of the holding pin 16 dips into the bottom of the blind hole 6 and is embedded in the sand mold 1.

Jeder Formling 8 bzw. 9 hat eine zentrale Aufnahmeöffnung 17 bzw. 18 für den jeweiligen Haltestift 15 bzw. 16. Vorzugsweise erweitert sich die Aufnahmeöffnung 17 bzw. 18 leicht konisch zum jeweiligen Untersatz 10 bzw. 11 hin. Dabei ist die Aufnahmeöffnung 18 des Formlings 8 als durchgehendes Mittelloch ausgebildet, während die Aufnahmeöffnung 17 des Formlings 9 als Sackloch vorgesehen ist. Im Boden des die Aufnahmeöffnung 17 bildenden Sacklochs ist vorzugsweise eine Entlüftungsöffnung 19 vorgesehen.Each molding 8 or 9 has a central receiving opening 17 or 18 for the respective holding pin 15 or 16. Preferably, the receiving opening 17 or 18 widens slightly conically towards the respective base 10 or 11. The receiving opening 18 of the molding 8 is designed as a continuous center hole, while the receiving opening 17 of the molding 9 is provided as a blind hole. A vent opening 19 is preferably provided in the bottom of the blind hole forming the receiving opening 17.

Der freie Endabschnitt jedes Haltestiftes 15 und 16 liegt etwa spielfrei in der jeweiligen Aufnahmeöffnung 17 bzw. 18, wobei der Haltestift 16 den Formling 8 durchragt.The free end section of each retaining pin 15 and 16 lies approximately free of play in the respective receiving opening 17 or 18, the retaining pin 16 projecting through the molding 8.

Wie insbesondere aus Fig. 1 zu ersehen, liegt jeder Formling 7 und 8 etwa paßgenau in dem zugeordneten Sackloch 6 bzw. 7.As can be seen in particular from FIG. 1, each molded piece 7 and 8 lies approximately in the corresponding blind hole 6 and 7, respectively.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Haltestifte 15 und 16 im Oberteil der Modellplatte festgelegt, wobei sie gleichzeitig die Untersätze in ihrer jeweiligen Lage sichern.In an advantageous development of the invention, the holding pins 15 and 16 are fixed in the upper part of the model plate, while at the same time securing the bases in their respective positions.

Die im Formkasten 22 gehaltene, auf der Modellplatte 2 aufstehende Sandgußform 1 mit ihrem im Hohlraum 3 angeordneten Kernpaket 4 wird über den Gießtrichter mit der Aluminiumschmelze gefüllt. Über entsprechende Speisekanäle werden die in Fig. 2 schematisch dargestellten Hohlräume 30, 31, 32 und 33 aufgefüllt. Die flüssige Aluminiumschmelze steigt während des Gießvorgangs bis zum Boden 13 des Hohlraums 3 an und tritt durch die Öffnungsbereiche 37 (Fig. 2) der Untersätze 10 und 11 in die Sacklochbohrungen 6 und 7 ein. Die Untersätze 11 haben eine geringere Dicke (Höhe) als der Untersatz 10, so daß die flüssige Aluminiumschmelze zunächst mit den Formlingen 7 in Kontakt kommt. Die Temperatur der Aluminiumschmelze liegt bei 660°C, so daß beim Kontakt der Aluminiumschmelze mit den Formlingen 7 das exotherme Material zündet, wodurch Wärme in die Aluminiumschmelze eingespeist wird. Nach einem weiteren Ansteigen der Aluminiumschmelze wird dann auch der, bezogen auf den Boden 13, höher gelegene Formling 8 gezündet und brennt ab. Es hat sich gezeigt, daß als Sackloch ausgebildete Steiger, die mit einem exothermen Material gefüllt sind, zu deutlich besseren Gießergebnissen führen, als mit zur Atmosphäre offenen Steigern. Die Ausschußquote der mit der erfindungsgemäßen Sandgußform hergestellten Rohlingen ist sehr niedrig, so daß eine Sandgußform zur Herstellung von Zylinderköpfen aus Aluminium wirtschaftlich einsetzbar ist. Darüber hinaus ist aufgrund der geringeren Länge der Steiger bei der erfindungsgemäßen Sandgußform die Menge des Gußabfalls geringer. Da der Gußabfall für einen nächsten Gießvorgang wieder eingeschmolzen werden muß, ergibt sich durch die geringere Menge an Gußabfall auch eine Energieeinsparung.The sand mold 1 held in the molding box 22 and standing on the model plate 2, with its core package 4 arranged in the cavity 3, is filled with the aluminum melt via the casting funnel. The cavities 30, 31, 32 and 33 shown schematically in FIG. 2 are filled via corresponding feed channels. The liquid aluminum melt rises to the bottom 13 of the cavity 3 during the casting process and enters the blind holes 6 and 7 through the opening areas 37 (FIG. 2) of the pedestals 10 and 11. The pedestals 11 have a smaller thickness (height) than the pedestal 10, so that the liquid aluminum melt first comes into contact with the moldings 7. The temperature of the aluminum melt is 660 ° C., so that the exothermic material ignites when the aluminum melt comes into contact with the moldings 7, as a result of which heat is fed into the aluminum melt. After the aluminum melt has risen further, the molding 8 which is higher in relation to the base 13 is then ignited and burns off. It has been shown that risers designed as blind holes which are filled with an exothermic material lead to significantly better casting results than with risers open to the atmosphere. The reject rate of the blanks produced with the sand casting mold according to the invention is very low, so that a sand casting mold for the production of cylinder heads made of aluminum can be used economically. In addition, due to the shorter length of the riser in the sand mold according to the invention, the amount of casting waste is lower. Since the casting waste has to be melted down again for a next casting process, the lower amount of casting waste also results in energy savings.

Vorteilhaft ist auch, daß die beim Abbrennen des exotherm reagierenden Materials auftretenden Dämpfe und Gase in der Sandform gefangen bleiben, also nicht nach außen treten. Bei offenen Steigern wurde das Lunkerpulver offen verbrannt, was zu einer erheblichen Beeinträchtigung des Arbeitsumfeldes führte. Bei dieser offenen Verbrennung entstand ferner ein Krätzegemisch aus Aluminium und Resten des Lunkerpulvers, was entsorgt werden mußte. Bei den erfindungsgemäß geschlossenen Steigern fällt ein Krätzegemisch nicht mehr an.It is also advantageous that the vapors and gases that occur when the exothermic material burns off remain trapped in the sand mold, ie they do not escape to the outside. In the case of open risers, the blow hole powder was burned open, which led to a considerable impairment of the working environment. This open combustion also created a dross mixture of aluminum and the remains of the blowholing powder, which had to be disposed of. In the case of the risers which are closed according to the invention, a dross mixture no longer occurs.

Claims (11)

Sandgußform zur Herstellung von Zylinderköpfen aus Aluminium, die einen von einer Modellplatte (2) begrenzbaren Hohlraum (3) zur Aufnahme eines Kernpaketes (4) aufweist und in der Sandgußform (1) ein Gießtrichter (5) sowie mindestens ein Steiger (6, 7) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steiger ein zum Hohlraum (3) offenes Sackloch (6, 7) ist und in dem Sackloch (6, 7) ein exotherm reagierendes Material angeordnet ist.Sand casting mold for the production of cylinder heads made of aluminum, which has a cavity (3) that can be delimited by a model plate (2) for receiving a core package (4) and in the sand casting mold (1) a casting funnel (5) and at least one riser (6, 7) is trained,
characterized in that the riser is a blind hole (6, 7) open to the cavity (3) and an exothermic material is arranged in the blind hole (6, 7). Sandgußform nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sackloch (6, 7) leicht konisch ausgebildet ist, wobei die größere Querschnittsfläche dem Hohlraum (3) zugewandt liegt.Sand mold according to claim 1,
characterized in that the blind hole (6, 7) is slightly conical, the larger cross-sectional area facing the cavity (3). Sandgußform nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das exotherm reagierende Material aus einer Mischung von Aluminium-Grieß, Flußmittel und Kaliumnitrat besteht.Sand mold according to claim 1 or 2,
characterized in that the exothermic material consists of a mixture of semolina, flux and potassium nitrate. Sandgußform nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das exotherm reagierende Material eine Zündtemperatur von etwa 350°C hat.Sand mold according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the exothermic material has an ignition temperature of about 350 ° C. Sandgußform nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Material als einsetzbarer, fester Formling (8, 9) ausgebildet ist, der vorzugsweise etwa paßgenau in dem Sackloch (6, 7) liegt und insbesondere eine Dichte von etwa 1,25 g/cm³ hat.Sand mold according to one of claims 1 to 4,
characterized in that the material is designed as an insertable, solid molding (8, 9) which preferably lies approximately in the blind hole (6, 7) and has a density of approximately 1.25 g / cm³. Sandgußform nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Formling (8, 9) auf einem Untersatz (10, 11) aufsteht, der in dem dem Hohlraum (3) zugewandten Endabschnitt des Sacklochs (6, 7) in der Sandgußform liegt und sich vorzugsweise nur über einen Teilquerschnitt des Sacklochs (6, 7) erstreckt (Fig. 2).Sand mold according to claim 5,
characterized in that the molded article (8, 9) stands on a base (10, 11) which lies in the sand mold in the end section of the blind hole (6, 7) facing the cavity (3) and which is preferably only over a partial cross section of the Blind holes (6, 7) extends (Fig. 2). Sandgußform nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die dem Hohlraum (3) zugewandte Stirnfläche (12) des Untersatzes (10, 11) in einer Ebene mit dem Boden (13) des Hohlraums liegt und insbesondere der Untersatz (10, 11) das aufstehende Ende (20) des Formlings (8, 9) übergreift, wobei der übergreifende Abschnitt (21) des Untersatzes (10, 11) und das übergriffene Ende (20) des Formlings (8, 9) vorzugsweise konisch ineinandergreifen.Sand mold according to claim 6,
characterized in that the end face (12) of the base (10, 11) facing the cavity (3) lies in one plane with the bottom (13) of the cavity and in particular the base (10, 11) the rising end (20) of the Moldings (8, 9) overlaps, the overlapping section (21) of the base (10, 11) and the overlapped end (20) of the molding (8, 9) preferably engaging in one another conically. Sandgußform nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Formling (8, 9) eine zum Untersatz (10, 11) sich leicht konisch erweiternde, zentrale Aufnahmeöffnung (17, 18) für einen vorzugsweise zylindrischen Haltestift (15, 16) aufweist, wobei die zentrale Aufnahmeöffnung (18) als durchgehendes Mittelloch ausgebildet ist oder als Sackloch mit vorzugsweise in dessen Boden angeordneter Entlüftungsöffnung (19).Sand mold according to claim 6 or 7,
characterized in that the molding (8, 9) preferably has a central receiving opening (17, 18) which widens slightly conically towards the base (10, 11) for one has cylindrical retaining pin (15, 16), the central receiving opening (18) being designed as a continuous center hole or as a blind hole with a ventilation opening (19) preferably arranged in the bottom thereof. Sandgußform nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Formling (8, 9) den freien Endabschnitt des Haltestiftes (15, 16) radial etwa spielfrei übergreift, wobei der Haltestift (15, 16) vorzugsweise zentral am Untersatz (10, 11) befestigt ist.Sand mold according to claim 8,
characterized in that the molding (8, 9) overlaps the free end portion of the retaining pin (15, 16) radially approximately without play, the retaining pin (15, 16) preferably being attached centrally to the base (10, 11). Sandgußform nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Haltestift (15, 16) unter Festlegung des Untersatzes (10, 11) im Oberteil des Modells (4) festliegt, vorzugsweise in diesem eingeschraubt ist.Sand mold according to claim 8 or 9,
characterized in that the retaining pin (15, 16) is fixed in the upper part of the model (4), preferably by being screwed into it, by fixing the base (10, 11). Sandgußform nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Sandgußform (1) mehrere auf Untersätzen (10, 11) aufstehende Formlinge (8, 9) angeordnet sind und die Untersätze (10, 11) unterschiedliche Dicke (Höhe) aufweisen.Sand mold according to one of claims 6 to 10,
characterized in that a plurality of molded articles (8, 9) standing on supports (10, 11) are arranged in the sand casting mold (1) and the supports (10, 11) have different thicknesses (heights).
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