EP0893182A1 - Production method for a cylinder liner of an internal combustion engine - Google Patents

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EP0893182A1
EP0893182A1 EP98111215A EP98111215A EP0893182A1 EP 0893182 A1 EP0893182 A1 EP 0893182A1 EP 98111215 A EP98111215 A EP 98111215A EP 98111215 A EP98111215 A EP 98111215A EP 0893182 A1 EP0893182 A1 EP 0893182A1
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EP
European Patent Office
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press ram
casting mold
molten metal
mold
hollow cylindrical
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EP98111215A
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German (de)
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EP0893182B1 (en
Inventor
Reinhard Woltmann
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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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
    • B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B22D15/02—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of cylinders, pistons, bearing shells or like thin-walled objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/02—Pressure casting making use of mechanical pressure devices, e.g. cast-forging

Definitions

  • the invention relates to a manufacturing method for a substantially hollow cylindrical Body, in particular for a cylinder liner of an internal combustion engine, by pouring a molten metal into a mold with the help of an interior of the hollow cylindrical Body-forming molded body, pressure being applied to the molten metal becomes.
  • Such manufacturing or casting processes are called die casting or die casting known.
  • Cylinder liners for internal combustion engines are usually gravity cast or made by centrifugal casting.
  • a material come in increasing Dimensions of light metal alloys used, especially hypereutectic Aluminum-silicon alloys.
  • the cast cans should have a defined metal structure, d. H. especially to the inside of the sleeve, which is the raceway for the piston of the reciprocating internal combustion engine forms a defined structure with separated Primary silicon is available in a certain grain size.
  • Such a metal structure can, however, only partially with the known manufacturing processes generate with great effort and sometimes not with sufficient accuracy.
  • the object of the invention is therefore to provide a further manufacturing process for essentially hollow cylindrical bodies - these are internal combustion engine cylinder liners - To show which one in the casting process defined metal structure can be generated in the cast product.
  • the pressure on the molten metal during the casting process applied by a press ram which at the same time as a shaped body for Formation of the interior of the hollow cylindrical body or the cylinder liner acts.
  • This press ram displaces the melt into an annular space, which is formed by the press die itself and by the casting mold will, d. H. which then with the plunger fully retracted into the mold Press die and casting mold. This allows you to be special create hollow cylindrical bodies in an elegant way.
  • the press ram additionally heatable, d. H. in particular coolable, so when casting a hypereutectic aluminum-silicon alloy through a defined temperature control a desired one Crystal formation of the silicon primary grains can be achieved.
  • this desired crystal formation in cylinder liners in particular the inside, d. H. desired on the inside of the hollow cylindrical body, which in direct contact with the method according to the invention the ram comes.
  • the mold For filling the mold, however, it can be advantageous to use the mold with regard to the longitudinal axis of the hollow body in relation to the vertical / vertical direction to be inclined to position. Then it is possible before inserting the ram - which is why the mold is preferred is aligned vertically - one that forms as usual on the molten metal To remove oxide skin.
  • the inclination of the mold is preferred for filling with molten metal adjusted so that essentially the required Amount of molten metal that can be filled is an additional one However, the proportion overflows from the inclined mold.
  • Figure 1 shows a simplified Shown mold during the filling with molten metal
  • Figure 2 this casting mold with the press die retracted therein
  • FIG. 3 a different one designed press ram in section
  • Figure 4 shows a detail of another variant of the press ram
  • Figure 5 is the supervision of one of several molds containing mold.
  • the reference number 1 in FIG. 2 denotes a hollow cylindrical body which can be produced by the casting process according to the invention.
  • this hollow cylindrical body 1 can be used after a slight further processing as a cylinder liner of an internal combustion engine.
  • the hollow cylindrical body 1 shown in FIG. 2 has a circumferential collar 2 at its upper end region and a bottom 3 at its opposite lower end region, which, like the circumferential collar 2, are not required for use as an internal combustion engine cylinder liner procedural reasons, however, can arise in the manufacturing process according to the invention.
  • the hollow cylindrical body 1 is to be used as an internal combustion engine cylinder liner, it is necessary to trim this body 1 along the dividing lines designated by the reference numerals 4, ie to saw them off at these points. The region of the hollow cylindrical body 1 lying between these two dividing lines 4 can then be used as the cylinder liner.
  • the hollow cylindrical body 1 is now produced as follows: A sufficient, ie essentially the required, amount of molten metal 5 is first introduced into the casting mold, designated as a whole by 10. Here, the casting mold 10 is positioned inclined with respect to the vertical with respect to the axis 6 of the hollow cylindrical body 1, which is referred to below as the longitudinal axis of the hollow body.
  • the metal melt can also be dosed by a pressurized melting furnace itself).
  • the inclination of the casting mold 10 can limit the amount of molten metal 5 introduced in such a way that a proportion of the quantity exceeding the required amount overflows from the inclined casting mold 10.
  • this inclined position of the casting mold 10 it is possible to remove an oxide skin 7, which can form on the surface of the molten metal 5, in a simple manner prior to the further method steps, ie to remove it by means of a suitable stripping element.
  • this oxide skin 7 from being formed at all by introducing an inert gas into the casting mold 10.
  • the casting mold 10 is aligned vertically with respect to the longitudinal axis 6 of the hollow body, ie pivoted from the inclined position into the vertical, as shown in FIG. 2.
  • a press ram 20 is inserted into the interior of the casting mold 10 from top to bottom.
  • the dimensions of the mold 10 and the press die 20 are matched to one another in such a way that there is an annular space 9 between the side walls of the press die 20 and the mold 10, which corresponds to the hollow cylindrical body 1 to be produced.
  • the press die 20 thus represents a shaped body for shaping the interior of the hollow cylindrical body 1.
  • the casting mold 10 constructed in two or more parts, two side wall sections 15a, 15b form the outer contour of the hollow cylindrical body 1, while a Bottom plate 14 closes the mold 10 towards the bottom and is required for this is, the molten metal by the press ram moving into the mold 10 20 deflect upwards as lamellar as possible.
  • an additional volume 12 is provided in the mold 10, which the rotating collar 2 of the forms hollow cylindrical body 1.
  • This additional volume 12 acts as Relaxation space for the molten metal 5 displaced into the annular space 9. It is also not shown that with the provision of appropriate free spaces in the Casting mold 10 of course also made cylinder liners with a collar can be, this covenant then within the between the dividing lines 4 area is formed.
  • the pressing die 20 can be moved out of the casting die 10 in the direction of the arrow 8.
  • a scraper ring 11 is provided above the die 10, on which the die 20 slides along the die 10 when it is pulled out.
  • the casting mold 10 can then be opened, ie divided, along a parting plane 16 which contains the longitudinal axis 6 of the hollow body (cf. FIG. 5) in order to be able to remove the hollow cylindrical body 1 from the separable casting mold 10.
  • this hollow cylindrical body 1 is now to be used as an internal combustion engine cylinder liner, then this body 1 is then trimmed along the dividing lines 4, ie the end sections of the hollow cylindrical body 1 lying outside the area delimited by the dividing lines 4 are sawn off.
  • a defined metal structure can be produced in the hollow cylindrical body 1 by the casting process described, and not only because of the pressure acting on the metal melt 5 via the press ram 20 , but also due to the targeted cooling of the molten metal 5 on the one hand in the outer region of the hollow cylindrical body 1 by contact with the casting mold 10, and on the other hand in the inner region of the hollow cylindrical body by contact with the press die 20.
  • both the casting mold 10 and the press die 20 can preferably be suitably temperature-controlled, as will be explained in more detail below.
  • cavities 13 are provided in the casting mold 10, in or through which is a suitable heat transfer medium with a suitable temperature can be directed. So it may be necessary to mold 10 at Filling the molten metal 5 in the first process step (see FIG. 1) heat to prevent pre-solidification of the molten metal 5.
  • the press die 20 reaches the position shown in Figure 2, so can the casting mold 10 through the heat transfer medium / coolant passed through the cavities 13 be cooled to the desired solidification of the Metal melt 5 in the from the mold 10 and the ram 20th to control the formed annular space 9.
  • the press die 20 can also be cooled for this purpose.
  • a temperature control channel 21 for a heat transfer medium or a coolant can be provided for this within the press ram 20, which, starting from a supply connection (not shown) located above, essentially in a direct way to the end face 22 of the press ram 20 and from it helically runs close to the outside of the ram 23 to a discharge connection (not shown) (also at the top).
  • the direct application of the press ram end 22 from the inside with the heat transfer medium / coolant ensures particularly intensive cooling in this highly relevant area, while the cooling effect on the ram outside 23 decreases as desired from bottom to top. Otherwise, liquid or gaseous heat transfer medium / coolant can be used both for the press ram 20 and for the casting mold 10.
  • the temperature of the ram 20 in particular with regard to a desired crystal formation of the silicon primary grains respectively.
  • the silicon grains may be used do not grow too quickly, which is due to the targeted cooling, which one early solidification of the molten metal 5 is beneficial is prevented.
  • Figure 3 also shows a possible design of the press ram end 22, which differs from that of Figure 2. While at the Representation according to Figure 2, the press face end 22 flat and at right angles is formed to the outside of the ram 23 is in the illustration according to FIG. 3, the press face end 22 is concavely curved inwards. In this way, a free space 25 is formed below the end face 22 of the press die, in which when the metal melt 5 is displaced by the Press die 20 an oxide skin located on the molten metal surface (see reference number 7 in Figure 1) can collect. This will avoided that components of this oxide skin 7 in the material of the actual the section forming the hollow cylindrical body 1 (between the two dividing lines 4) can reach.
  • Deviating from this or the design of the press ram shown in Figure 2 2 can also face the press ram end 22 if necessary the hollow body longitudinal axis 6 be inclined, d. H. with the outside of the ram 23 include an angle other than a right angle.
  • FIG. 4 Yet another possible shape for the press face end 22 is shown in FIG. 4, this convexly curved end face 22 being an optimal one Displacement of the molten metal 5 conducive to the press ram 20 is. With this shape, the molten metal 5 is thus through the ram 20 optimally in between the ram 20 and the Casting die 10 displaced lying annular space 9.
  • FIG. 4 also shows a ventilation device 24 for the molten metal 5, which is provided on the end face of the press die 20.
  • this venting device 24 can be an air permeable element, for example from a sintered material, which is in or on a suitable Passage opening is arranged in the press ram end 22.
  • About these Venting device 24 cannot melt metal into the interior of the ram 20 penetrate, but probably between the ram 20 and the molten metal 5 trapped air, so that air pockets / voids in a hollow cylindrical body 1 manufactured according to the invention be avoided.
  • the press die 20 itself can be formed in one part or in several parts.
  • the outside of the ram 23 is expediently slightly conical, in particular around the press die 20, starting from that in FIG shown position after at least substantially complete solidification the metal melt 5 simply against the direction of arrow 8 from the mold 10 to be able to pull out.
  • the casting mold 10 is expediently constructed in several parts and exists alongside a bottom plate 14 of two side wall sections 15a, 15b, which is preferred in a parting plane 16 containing the hollow body longitudinal axis 6 (cf. Figure 5) are separable from each other around the hollow cylindrical body 1 can be removed from the mold 10.
  • the already mentioned cavities 13 for guiding a heat transfer medium provided in particular in the side wall sections 15a, 15b however, are also located in the base plate 14.
  • the Separating plane 16 alternatively also run through this base plate 14.
  • the inner wall forming the outer wall of the hollow cylindrical body 1 the casting mold 10 or the side wall sections 15a, 15b can also with Shape contours, not shown, are provided, which are in the outer surface impress the hollow cylindrical body 1 to be cast.
  • Shape contours can, for example, be designed as corrugation to on the outside of the hollow cylindrical body 1 has a corresponding surface structure to obtain an improved later pouring of the same guaranteed in a housing.
  • cylinder liners for internal combustion engines - and it can be one of those act hollow cylindrical body 1 - provided with ribbing on the outside, as is known to twist or migrate into an internal combustion engine crankcase cast cans inside the same to prevent.
  • Figure 5 also shows that in a multi-mold 10 containing Molding tool 17 several hollow cylindrical bodies 1 lying side by side manufactured, d. H. can be poured.
  • each hollow cylindrical body 1 or each mold 10 has its own press ram 20 required.
  • the individual hollow cylindrical body 1 molded separately from each other or cast / pressed together be, the connection between the individual cylinder liners (or hollow cylindrical body 1) compact or interrupted can be trained.
  • hollow cylindrical expands the production method described in particular for the production of cylinder liners of internal combustion engines, although other hollow cylindrical bodies can also be produced with it.
  • the term hollow cylindrical “expressly does not represent any restriction to rotationally symmetrical bodies, but the hollow cylindrical bodies can also be oval or non-round and have outer and inner contours.
  • cylinder liners can be produced using the casting method described made of a hypereutectic aluminum-silicon alloy become.
  • press-cast cylinder liners Processing of the cylinder surfaces is further processed, and this is done here the base material is etched or brushed out on the running surfaces.
  • the silicon grains that are primarily excreted and exposed by this aftertreatment then form an extremely hard and wear-resistant tread for the pistons of the internal combustion engine.
  • a basic requirement for this is of course, that in the cylinder liners or in the hollow cylindrical Body 1 has a defined metal structure, which by casting and a subsequent pressing of the molten metal 5 corresponding to that described Process in particular through targeted exposure to temperature can be generated.
  • the cylinder liners thus produced can then be used for Pouring used in all casting processes and in every engine crankcase are poured in, for this crankcase, So the actual cast body, a well pourable and editable and so that inexpensive aluminum or magnesium alloy can be used can.
  • a cylinder liner as a hollow cylindrical body 1 can be used to generate the desired structure in the solidified molten metal 5 temperature gradients in the range of 1 to 300 Kelvin between the mold 10 and the press die 20 can be realized.
  • the pressures of the die 20 moving into the mold 10 can range from 0.1 bar to 2000 bar.
  • the Press die 20 with a linear or variable speed structure be retracted into the mold 10 in the direction of the arrow 8.
  • the end position limitation for the movement of the ram 20 can be pressure controlled or be path dependent.
  • the Pressure build-up caused by the press die 20 is transferred to the molten metal 5, and the Temperature control of the ram 20 and / or the mold 10 during each work cycle can be designed variably, for example depending from the path or the position of the ram 20 or from the Position of the mold 10.
  • the latter can be pivoted around the molten metal 5 - as shown in Figure 1 - and on the other hand the press die 20 - as shown in Figure 2 - in the geodetic direction of to be able to insert into the mold 10 from top to bottom. Furthermore it may be advisable to turn the casting mold 10 into further positions, tilt it or to be able to proceed, for example after filling according to Figure 1 to another work station, at which then the press ram 20 can be retracted into the mold according to FIG. At this A suitable device is of course required in the workplace it enables the press ram 20 to be as accurate and dimensionally accurate as possible Retract mold 10.
  • hollow cylindrical bodies 1 and in particular cylinder liners can be manufactured individually and inexpensively.
  • This hollow cylindrical body 1 in particular cylinder liners
  • This hollow cylindrical body 1 can Its crystal structure is individually tailored to the later application without alloying the entire casting.
  • various wear-resistant light metal alloys can be used be used, whereby not only a uniform structure be generated over the entire hollow cylindrical body 1 can, but by appropriate tempering or temperature control also an individual structure in different zones of the hollow cylindrical body 1 or the cylinder liner can be obtained.
  • a variety of other details may vary be designed from the embodiment shown, without the content of the claims to leave.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

A hollow cylindrical component (1) is produced in a mould (10) with use of a body forming the inner surface of this component, while pressure is applied to the melt. A required amount of melt is poured into the mould. Then an appropriately shaped press plunger (20) is introduced into the melt in the mould in such a way that the melt is forced into an annular space formed by the mould and the plunger. The annular space formed by the mould and the plunger is provided with an additional relaxation volume (12) for the melt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellverfahren für einen im wesentlichen hohlzylindrischen Körper, insbesondere für eine Zylinderbüchse einer Brennkraftmaschine, durch Vergießen einer in eine Gießform eingebrachten Metallschmelze unter Zuhilfenahme eines den Innenraum des hohlzylindrischen Körpers bildenden Formkörpers, wobei auf die Metallschmelze Druck aufgebracht wird. Derartige Herstell- oder Gießverfahren sind als Druckgießen oder Preßgießen bekannt.The invention relates to a manufacturing method for a substantially hollow cylindrical Body, in particular for a cylinder liner of an internal combustion engine, by pouring a molten metal into a mold with the help of an interior of the hollow cylindrical Body-forming molded body, pressure being applied to the molten metal becomes. Such manufacturing or casting processes are called die casting or die casting known.

Zylinderbüchsen für Brennkraftmaschinen werden üblicherweise in Schwerkraftguß oder in Schleuderguß hergestellt. Als Werkstoff kommen in zunehmenden Maße Leichtmetall-Legierungen zum Einsatz, insbesondere übereutektische Aluminium-Silizium-Legierungen. Die fertig gegossenen Büchsen sollen dabei eine definierte Metallstruktur aufweisen, d. h. insbesondere an der Büchseninnenseite, welche die Laufbahn für den Kolben der Hubkolben-Brennkraftmaschine bildet, soll ein definiertes Gefüge mit abgeschiedenem Primärsilizium in einer gewissen Korngröße vorliegen. Eine derartige Metall-struktur läßt sich jedoch mit den bekannten Herstellverfahren teilweise nur unter hohem Aufwand und teilweise nicht mit ausreichender Genauigkeit erzeugen.Cylinder liners for internal combustion engines are usually gravity cast or made by centrifugal casting. As a material come in increasing Dimensions of light metal alloys used, especially hypereutectic Aluminum-silicon alloys. The cast cans should have a defined metal structure, d. H. especially to the inside of the sleeve, which is the raceway for the piston of the reciprocating internal combustion engine forms a defined structure with separated Primary silicon is available in a certain grain size. Such a metal structure can, however, only partially with the known manufacturing processes generate with great effort and sometimes not with sufficient accuracy.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein weiteres Herstellverfahren für im wesentlichen hohlzylindrische Körper - um solche handelt sich bei Brennkraftmaschinen-Zylinderbüchsen - aufzuzeigen, bei welchem im Gießprozeß eine definierte Metallstruktur im Gießprodukt erzeugt werden kann.The object of the invention is therefore to provide a further manufacturing process for essentially hollow cylindrical bodies - these are internal combustion engine cylinder liners - To show which one in the casting process defined metal structure can be generated in the cast product.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen die erforderliche Menge von Metallschmelze in die Gießform eingefüllt wird und anschließend ein als Formkörper wirkender Preßstempel derart in die Gießform eingeführt und hierbei in die Metallschmelze eingetaucht wird, daß der Preßstempel die Metallschmelze in einen von der Gießform und dem Preßstempel gebildeten Ringraum verdrängt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche, insbesondere sind hierin auch vorteilhafte Merkmale für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens angegeben.The solution to this problem is characterized in that essentially filled the required amount of molten metal into the mold and then a press die acting as a shaped body in inserting the mold and immersing it in the molten metal, that the press ram the molten metal into one of the mold and displaced the ring die. Advantageous training and Further developments are the content of the subclaims, in particular are contained therein also advantageous features for a device for performing the invention Manufacturing process specified.

Erfindungsgemäß wird beim Gießprozeß der Druck auf die Metallschmelze durch einen Preßstempel aufgebracht, der gleichzeitig als Formkörper zur Bildung des Innenraumes des hohlzylindrischen Körpers bzw. der Zylinderbüchse fungiert. Dieser Preßstempel verdrängt die Schmelze in einen Ringraum, der durch den Preßstempel selbst sowie durch die Gießform gebildet wird, d. h. der dann bei voll in die Gießform eingefahrenen Preßstempel zwischen Preßstempel und Gießform liegt. Dadurch lassen sich auf besonders elegante Weise hohlzylindrische Körper erzeugen. Wird dabei der Preßstempel in geodätischer Betrachtung von oben nach unten die entsprechend positionierte, im Hinblick auf die Hohlkörper-Längsachse vertikal ausgerichtete Gießform eingeführt, so wird die Metallschmelze, die sich zunächst am unteren Ende bzw. am Boden der Gießform befindet, seitlich des Preßstempels innerhalb der Gießform nach oben verdrängt. Die Gegenkraft für den Preßstempel bildet dann die Schwerkraft der Metallschmelze.According to the invention, the pressure on the molten metal during the casting process applied by a press ram, which at the same time as a shaped body for Formation of the interior of the hollow cylindrical body or the cylinder liner acts. This press ram displaces the melt into an annular space, which is formed by the press die itself and by the casting mold will, d. H. which then with the plunger fully retracted into the mold Press die and casting mold. This allows you to be special create hollow cylindrical bodies in an elegant way. It will be the ram in geodetic consideration from top to bottom the corresponding positioned, aligned vertically with respect to the longitudinal axis of the hollow body Casting mold introduced, the molten metal, which is initially on the lower end or at the bottom of the mold, on the side of the ram displaced upwards within the casting mold. The counterforce for the Press ram then forms the gravity of the molten metal.

Gleichzeitig wird über den Preßstempel sowie über die Gießform die flüssige, heiße Metallschmelze abgekühlt, was einer definierten Metallstrukturbildung förderlich ist. Ist der Preßstempel zusätzlich temperierbar, d. h. insbesondere kühlbar, so kann beim Vergießen einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung durch eine definierte Temperierung eine gewünschte Kristallbildung der Silizium-Primärkörner erzielt werden. Wie bereits erwähnt, ist diese gewünschte Kristallbildung bei Zylinderbüchsen insbesondere an deren Innenseite, d. h. an der Innenseite des hohlzylindrischen Körpers gewünscht, welche beim erfindungsgemäßen Verfahren in direkten Kontakt mit dem Preßstempel kommt.At the same time, the liquid, liquid, hot molten metal cooled, resulting in a defined metal structure formation is beneficial. Is the press ram additionally heatable, d. H. in particular coolable, so when casting a hypereutectic aluminum-silicon alloy through a defined temperature control a desired one Crystal formation of the silicon primary grains can be achieved. As already mentioned, is this desired crystal formation in cylinder liners in particular the inside, d. H. desired on the inside of the hollow cylindrical body, which in direct contact with the method according to the invention the ram comes.

Für das Befüllen der Preßform hingegen kann es vorteilhaft sein, die Gießform im Hinblick auf die Hohlkörper-Längsachse gegenüber der Vertikalen/Vertikalrichtung geneigt zu positionieren. Dann ist es nämlich möglich, vor dem Einführen des Preßstempels - wozu die Gießform dann bevorzugt vertikal ausgerichtet wird - eine sich wie üblich auf der Metallschmelze bildende Oxidhaut zu entfernen. Bevorzugt wird die Neigung der Gießform für das Befüllen mit Metallschmelze so eingestellt, daß im wesentlich die erforderliche Menge von Metallschmelze einfüllbar ist, ein darüber hinausgehender Mengenanteil jedoch aus der geneigten Gießform überläuft.For filling the mold, however, it can be advantageous to use the mold with regard to the longitudinal axis of the hollow body in relation to the vertical / vertical direction to be inclined to position. Then it is possible before inserting the ram - which is why the mold is preferred is aligned vertically - one that forms as usual on the molten metal To remove oxide skin. The inclination of the mold is preferred for filling with molten metal adjusted so that essentially the required Amount of molten metal that can be filled is an additional one However, the proportion overflows from the inclined mold.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines lediglich prinzipiell dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles. Figur 1 zeigt eine vereinfacht dargestellte Gießform während des Befüllens mit Metallschmelze, Figur 2 diese Gießform mit darin eingefahrenem Preßstempel, Figur 3 einen anders gestalteten Preßstempel im Schnitt, Figur 4 ein Detail einer weiteren Variante des Preßstempels, sowie Figur 5 die Aufsicht auf ein mehrere Gießformen enthaltendes Formwerkzeug.The invention is explained in more detail with reference to a principle preferred embodiment. Figure 1 shows a simplified Shown mold during the filling with molten metal, Figure 2 this casting mold with the press die retracted therein, FIG. 3 a different one designed press ram in section, Figure 4 shows a detail of another variant of the press ram, and Figure 5 is the supervision of one of several molds containing mold.

Mit der Bezugsziffer 1 ist in Figur 2 ein hohlzylindrischer Körper bezeichnet, der durch das erfindungsgemäße Gießverfahren hergestellt werden kann. Insbesondere kann dieser hohlzylindrische Körper 1 nach einer geringfügigen Weiterverarbeitung als Zylinderbüchse einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Wie ersichtlich, besitzt nämlich der in Figur 2 gezeigte hohlzylindrische Körper 1 an seinem oberen Endbereich einen umlaufenden Bund 2 sowie an seinem gegenüberliegenden unteren Endbereich einen Boden 3, der ebenso wie der umlaufende Bund 2 für die Verwendung als Brennkraftmaschinen-Zylinderbüchse nicht benötigt werden, aus verfahrenstechnischen Gründen jedoch beim erfindungsgemäßen Herrstellverfahren mit entstehen können.
Soll somit der hohlzylindrische Körper 1 als Brennkraftmaschinen-Zylinderbüchse eingesetzt werden, so ist es erforderlich, diesen Körper 1 längs der mit den Bezugsziffern 4 bezeichneten Trennlinien zu beschneiden, d. h. an diesen Stellen abzusägen. Als Zylinderbüchse verwendet werden kann dann der zwischen diesen beiden Trennlinien 4 liegende Bereich des hohlzylindrischen Körpers 1.The reference number 1 in FIG. 2 denotes a hollow cylindrical body which can be produced by the casting process according to the invention. In particular, this hollow cylindrical body 1 can be used after a slight further processing as a cylinder liner of an internal combustion engine. As can be seen, the hollow cylindrical body 1 shown in FIG. 2 has a circumferential collar 2 at its upper end region and a bottom 3 at its opposite lower end region, which, like the circumferential collar 2, are not required for use as an internal combustion engine cylinder liner procedural reasons, however, can arise in the manufacturing process according to the invention.
Thus, if the hollow cylindrical body 1 is to be used as an internal combustion engine cylinder liner, it is necessary to trim this body 1 along the dividing lines designated by the reference numerals 4, ie to saw them off at these points. The region of the hollow cylindrical body 1 lying between these two dividing lines 4 can then be used as the cylinder liner.

Die Herstellung des hohlzylindrischen Körpers 1 geschieht nun wie folgt:
In die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Gießform wird zunächst eine ausreichende, d. h. im wesentlichen die erforderliche Menge von Metallschmelze 5 eingefüllt. Hierbei ist die Gießform 10 im Hinblick auf die Achse 6 des hohlzylindrischen Körpers 1, welche im folgenden als Hohlkörper-Längsachse bezeichnet wird, gegenüber der Vertikalen geneigt positioniert. The hollow cylindrical body 1 is now produced as follows:
A sufficient, ie essentially the required, amount of molten metal 5 is first introduced into the casting mold, designated as a whole by 10. Here, the casting mold 10 is positioned inclined with respect to the vertical with respect to the axis 6 of the hollow cylindrical body 1, which is referred to below as the longitudinal axis of the hollow body.

Dies ermöglicht es zum einen, die Metallschmelze 5 aus einem nicht gezeigten Schmelztiegel oder mit einem ebenfalls nicht gezeigten Gießlöffel in einer für den Gießprozeß günstigen Weise sozusagen sanft in die Gießform 10 einlaufen zu lassen. (Die Dosierung der Metallschmelzemenge kann auch durch einen druckbeaufschlagten Schmelzeofen selbst erfolgen).
Zum anderen kann durch die Neigung der Gießform 10 die Menge von eingebrachter Metallschmelze 5 begrenzt werden, derart, daß ein über die erforderliche Menge hinausgehender Mengenanteil aus der geneigten Gießform 10 überläuft.
Ferner ist es mit/bei dieser geneigten Position der Gießform 10 möglich, eine Oxidhaut 7, welche sich auf der Oberfläche der Metallschmelze 5 bilden kann, vor den weiteren Verfahrensschritten auf einfache Weise zu entfernen, d. h. mittels eines geeigneten Abstreifelementes abzuziehen. Es ist jedoch auch möglich, eine Bildung dieser Oxidhaut 7 durch Einleiten eines inerten Gases in die Gießform 10 überhaupt zu verhindern.On the one hand, this makes it possible for the molten metal 5 to run gently into the casting mold 10 from a crucible, not shown, or with a spoon, also not shown, in a manner which is favorable for the casting process. (The metal melt can also be dosed by a pressurized melting furnace itself).
On the other hand, the inclination of the casting mold 10 can limit the amount of molten metal 5 introduced in such a way that a proportion of the quantity exceeding the required amount overflows from the inclined casting mold 10.
Furthermore, with this inclined position of the casting mold 10, it is possible to remove an oxide skin 7, which can form on the surface of the molten metal 5, in a simple manner prior to the further method steps, ie to remove it by means of a suitable stripping element. However, it is also possible to prevent this oxide skin 7 from being formed at all by introducing an inert gas into the casting mold 10.

Im darauf folgenden Verfahrensschritt wird die Gießform 10 im Hinblick auf die Hohlkörper-Längsachse 6 vertikal ausgerichtet, d. h. aus der geneigten Position in die Vertikale verschwenkt, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.
Nun wird in geodätischer Betrachtungsweise von oben nach unten ein Preßstempel 20 in den Innenraum der Gießform 10 eingeführt. Von den Abmessungen her sind die Gießform 10 sowie der Preßstempel 20 dabei derart aufeinander abgestimmt, daß sich zwischen den Seitenwänden des Preßstempels 20 und der Gießform 10 ein Ringraum 9 befindet, welcher dem herzustellenden hohlzylindrischen Körper 1 entspricht. Wird nun der Preßstempel 20 gemäß Pfeilrichtung 8 wie beschrieben in die Gießform 10 eingefahren, so taucht dieser Preßstempel 20 in die Metallschmelze 5 ein verdrängt diese dabei in den besagten Ringraum 9, und zwar entgegengerichtet zu der auf die Metallschmelze 5 einwirkenden Schwerkraft. Der Ringraum 9 zwischen der Gießform 10 und dem Preßstempel 20 wird somit mit der Metallschmelze 5 befüllt, wodurch der hohlzylindrische Körper 1 gebildet wird. Wie klar ersichtlich ist, stellt der Preßstempel 20 somit einen Formkörper zur Formung des Innenraumes des hohlzylindrischen Körpers 1 dar.In the subsequent method step, the casting mold 10 is aligned vertically with respect to the longitudinal axis 6 of the hollow body, ie pivoted from the inclined position into the vertical, as shown in FIG. 2.
Now, in a geodetic way, a press ram 20 is inserted into the interior of the casting mold 10 from top to bottom. The dimensions of the mold 10 and the press die 20 are matched to one another in such a way that there is an annular space 9 between the side walls of the press die 20 and the mold 10, which corresponds to the hollow cylindrical body 1 to be produced. If the ram 20 is moved into the casting mold 10 as described in the direction of the arrow 8, this ram 20 dips into the molten metal 5, displacing it into the said annular space 9, in the opposite direction to the force of gravity acting on the molten metal 5. The annular space 9 between the casting mold 10 and the press die 20 is thus filled with the molten metal 5, as a result of which the hollow cylindrical body 1 is formed. As can clearly be seen, the press die 20 thus represents a shaped body for shaping the interior of the hollow cylindrical body 1.

Wie ersichtlich und wie später noch näher erläutert wird, ist die Gießform 10 zweiteilig oder mehrteilig aufgebaut, wobei zwei Seitenwandabschnitte 15a, 15b die Außenkontur des hohlzylindrischen Körpers 1 bilden, während eine Bodenplatte 14 die Gießform 10 nach unten hin abschließt und dazu benötigt wird, die Metallschmelze durch den in die Gießform 10 einfahrenden Preßstempel 20 nach oben hin möglichst lamellar umzulenken.As can be seen and as will be explained in more detail later, the casting mold 10 constructed in two or more parts, two side wall sections 15a, 15b form the outer contour of the hollow cylindrical body 1, while a Bottom plate 14 closes the mold 10 towards the bottom and is required for this is, the molten metal by the press ram moving into the mold 10 20 deflect upwards as lamellar as possible.

Im oberen Endbereich des von der Gießform 10 sowie dem Preßstempel 20 gebildeten Ringraumes 9 ist ein Zusatzvolumen 12 in der Gießform 10 vorgesehen, welches den bereits eingangs erwähnten umlaufenden Bund 2 des hohlzylindrischen Körpers 1 bildet. Dieses Zusatzvolumen 12 fungiert als Entspannungsraum für die in den Ringraum 9 verdrängte Metallschmelze 5. Nicht gezeigt ist ferner, daß mit Vorsehen entsprechender Freiräume in der Gießform 10 selbstverständlich auch Zylinderbüchsen mit einem Bund hergestellt werden können, wobei dieser Bund dann innerhalb des zwischen den Trennlinien 4 liegenden Bereichs gebildet wird.In the upper end region of the mold 10 and the press die 20th formed annular space 9, an additional volume 12 is provided in the mold 10, which the rotating collar 2 of the forms hollow cylindrical body 1. This additional volume 12 acts as Relaxation space for the molten metal 5 displaced into the annular space 9. It is also not shown that with the provision of appropriate free spaces in the Casting mold 10 of course also made cylinder liners with a collar can be, this covenant then within the between the dividing lines 4 area is formed.

Nachdem die derart durch die Gießform 10 sowie den Preßstempel 20 zum hohlzylindrischen Körper 1 geformte Metallschmelze 5 zumindest im wesentlichen vollständig erstarrt ist, kann der Preßstempel 20 gegen Pfeilrichtung 8 aus der Gießform 10 herausgefahren werden. Um hierbei irgendwelche Verformungen des hohlzylindrischen Körpers 1 zu vermeiden und um möglicherweise noch an der Oberfläche des Preßstempels 20 haftende Metall-schmelze abzustreifen, ist oberhalb der Gießform 10 ein Abstreifring 11 vorgesehen, an dem der Preßstempel 20 beim Herausziehen an der Gießform 10 entlanggleitet.
Anschließend kann die Gießform 10 entlang einer die Hohlkörper-Längsachse 6 enthaltenen Trennebene 16 (vgl. hierzu Figur 5) geöffnet, d. h. geteilt werden, um den hohlzylindrischen Körper 1 aus der teilbaren Gießform 10 entnehmen zu können.
Soll dieser hohlzylindrische Körper 1 nun als Brennkraftmaschinen-Zylinderbüchse zum Einsatz kommen, so wird anschließend dieser Körper 1 entlang der Trennlinien 4 beschnitten, d. h. die außerhalb des von den Trennlinien 4 begrenzten Bereiches liegenden Endabschnitte des hohlzylindrischen Körpers 1 werden abgesägt.After the metal melt 5 thus formed by the casting mold 10 and the pressing die 20 to form the hollow cylindrical body 1 has at least substantially completely solidified, the pressing die 20 can be moved out of the casting die 10 in the direction of the arrow 8. In order to avoid any deformations of the hollow cylindrical body 1 and to possibly scrape off metal melt still adhering to the surface of the press die 20, a scraper ring 11 is provided above the die 10, on which the die 20 slides along the die 10 when it is pulled out.
The casting mold 10 can then be opened, ie divided, along a parting plane 16 which contains the longitudinal axis 6 of the hollow body (cf. FIG. 5) in order to be able to remove the hollow cylindrical body 1 from the separable casting mold 10.
If this hollow cylindrical body 1 is now to be used as an internal combustion engine cylinder liner, then this body 1 is then trimmed along the dividing lines 4, ie the end sections of the hollow cylindrical body 1 lying outside the area delimited by the dividing lines 4 are sawn off.

Wenn als Metallschmelze bspw. eine entsprechend vorbehandelte übereutektische Aluminium-Silizium-Legierung zum Einsatz kommt, so kann durch den beschriebenen Gießprozeß im hohlzylindrischen Körper 1 eine definierte Metallstruktur erzeugt werden, und zwar nicht nur aufgrund des über den Preßstempel 20 auf die Metallschmelze 5 einwirkenden Druckes, sondern auch aufgrund der gezielten Abkühlung der Metallschmelze 5 einerseits im Außenseitenbereich des hohlzylindrischen Körpers 1 durch den Kontakt mit der Gießform 10, und andererseits im Innenseitenbereich des hohlzylindrischen Körpers durch Kontakt mit dem Preßstempel 20.
Um diese Temperaturbeeinflussung gewünscht steuern zu können, ist bevorzugt sowohl die Gießform 10 als auch der Preßstempel 20 geeignet temperierbar, wie im folgenden näher erläutert wird.If, for example, a correspondingly pretreated hypereutectic aluminum-silicon alloy is used as the metal melt, a defined metal structure can be produced in the hollow cylindrical body 1 by the casting process described, and not only because of the pressure acting on the metal melt 5 via the press ram 20 , but also due to the targeted cooling of the molten metal 5 on the one hand in the outer region of the hollow cylindrical body 1 by contact with the casting mold 10, and on the other hand in the inner region of the hollow cylindrical body by contact with the press die 20.
In order to be able to control this temperature influence as desired, both the casting mold 10 and the press die 20 can preferably be suitably temperature-controlled, as will be explained in more detail below.

In der Gießform 10 sind hierzu Hohlräume 13 vorgesehen, in bzw. durch welche ein geeignetes Wärmeträgermittel mit einer geeigneten Temperatur geleitet werden kann. So kann es erforderlich sein, die Gießform 10 beim Einfüllen der Metallschmelze 5 im ersten Verfahrensschritt (vgl. Figur 1) zu beheizen, um eine Vorerstarrung der Metallschmelze 5 zu verhindern. Hat hingegen der Preßstempel 20 die in Figur 2 dargestellte Position erreicht, so kann die Gießform 10 durch das durch die Hohlräume 13 geleitete Wärmeträgermittel/Kühlmittel gekühlt werden, um die gewünschte Erstarrung der Metallschmelze 5 in dem von der Gießform 10 sowie dem Preßstempel 20 gebildeten Ringraum 9 zu steuern.For this purpose, cavities 13 are provided in the casting mold 10, in or through which is a suitable heat transfer medium with a suitable temperature can be directed. So it may be necessary to mold 10 at Filling the molten metal 5 in the first process step (see FIG. 1) heat to prevent pre-solidification of the molten metal 5. Has however, the press die 20 reaches the position shown in Figure 2, so can the casting mold 10 through the heat transfer medium / coolant passed through the cavities 13 be cooled to the desired solidification of the Metal melt 5 in the from the mold 10 and the ram 20th to control the formed annular space 9.

Auch der Preßstempel 20 kann zu diesem Zwecke kühlbar sein. Wie Figur 3 zeigt, kann hierzu innerhalb des Preßstempels 20 ein Temperierkanal 21 für ein Wärmeträgermedium oder ein Kühlmittel vorgesehen sein, der ausgehend von einem nicht gezeigten (oben liegenden) Zufuhranschluß im wesentlichen auf direktem Wege zur Stirnseite 22 des Preßstempels 20 und von dieser aus wendelförmig nahe der Preßstempel-Außenseite 23 zu einem nicht gezeigten (ebenfalls oben liegenden) Abfuhranschluß zurückverläuft. Die direkte Beaufschlagung der Preßstempel-Stirnseite 22 von innen her mit dem Wärmeträgermedium/Kühlmittel gewährleistet in diesem höchstrelevanten Bereich eine besonders intensive Kühlung, während an der Preßstempel-Außenseite 23 die Kühlwirkung wie gewünscht von unten nach oben hin abnimmt.
Im übrigen können sowohl für den Preßstempel 20 als auch für die Gießform 10 flüssige oder gasförmige Wärmeträgermittel/Kühlmittel zum Einsatz kommen.The press die 20 can also be cooled for this purpose. As shown in FIG. 3, a temperature control channel 21 for a heat transfer medium or a coolant can be provided for this within the press ram 20, which, starting from a supply connection (not shown) located above, essentially in a direct way to the end face 22 of the press ram 20 and from it helically runs close to the outside of the ram 23 to a discharge connection (not shown) (also at the top). The direct application of the press ram end 22 from the inside with the heat transfer medium / coolant ensures particularly intensive cooling in this highly relevant area, while the cooling effect on the ram outside 23 decreases as desired from bottom to top.
Otherwise, liquid or gaseous heat transfer medium / coolant can be used both for the press ram 20 and for the casting mold 10.

Soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren - wie bereits erwähnt - eine Zylinderbüchse aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gefertigt werden, so kann die Temperierung des Preßstempels 20 insbesondere im Hinblick auf eine gewünschte Kristallbildung der Silizium-Primärkörner erfolgen. Wie dem Fachmann bekannt ist, dürfen die Silizium-Körner dabei nicht zu schnell anwachsen, was durch die gezielte Kühlung, welche einer baldigen Erstarrung der Metallschmelze 5 förderlich ist, verhindert wird.Should - with the method according to the invention - as already mentioned - a cylinder liner made of a hypereutectic aluminum-silicon alloy be, the temperature of the ram 20 in particular with regard to a desired crystal formation of the silicon primary grains respectively. As is known to the person skilled in the art, the silicon grains may be used do not grow too quickly, which is due to the targeted cooling, which one early solidification of the molten metal 5 is beneficial is prevented.

Figur 3 zeigt weiterhin eine mögliche Gestaltung der Preßstempel-Stirnseite 22, die sich von derjenigen nach Figur 2 unterscheidet. Während bei der Darstellung nach Figur 2 die Preßstempel-Stirnseite 22 eben sowie rechtwinklig zur Preßstempel-Außenseite 23 ausgebildet ist, ist bei der Darstellung nach Figur 3 die Preßstempel-Stirnseite 22 konkav nach innen gewölbt. Hierdurch wird unterhalb der Preßstempel-Stirnseite 22 ein Freiraum 25 gebildet, in welchem sich beim Verdrängen der Metallschmelze 5 durch den Preßstempel 20 eine auf der Metallschmelze-Oberfläche befindende Oxidhaut (vgl. Bezugsziffer 7 in Figur 1) sammeln kann. Hierdurch wird somit vermieden, daß Bestandteile dieser Oxidhaut 7 in das Material des eigentlichen, den hohlzylindrischen Körper 1 bildenden Abschnittes (zwischen den beiden Trennlinien 4) gelangen können.Figure 3 also shows a possible design of the press ram end 22, which differs from that of Figure 2. While at the Representation according to Figure 2, the press face end 22 flat and at right angles is formed to the outside of the ram 23 is in the illustration according to FIG. 3, the press face end 22 is concavely curved inwards. In this way, a free space 25 is formed below the end face 22 of the press die, in which when the metal melt 5 is displaced by the Press die 20 an oxide skin located on the molten metal surface (see reference number 7 in Figure 1) can collect. This will avoided that components of this oxide skin 7 in the material of the actual the section forming the hollow cylindrical body 1 (between the two dividing lines 4) can reach.

Abweichend von dieser oder der in Figur 2 gezeigten Gestaltung des Preßstempels 2 kann die Preßstempel-Stirnseite 22 bei Bedarf auch gegenüber der Hohlkörper-Längsachse 6 geneigt sein, d. h. mit der Preßstempel-Außenseite 23 einen anderen als einen rechten Winkel einschließen.Deviating from this or the design of the press ram shown in Figure 2 2 can also face the press ram end 22 if necessary the hollow body longitudinal axis 6 be inclined, d. H. with the outside of the ram 23 include an angle other than a right angle.

Noch eine weitere mögliche Formgebung für die Preßstempel-Stirnseite 22 ist in Figur 4 gezeigt, wobei diese konvex gekrümmte Stirnseite 22 einer optimalen Verdrängung der Metallschmelze 5 durch den Preßstempel 20 förderlich ist. Mit dieser Formgebung wird somit die Metallschmelze 5 durch den Preßstempel 20 optimal in den zwischen den Preßstempel 20 und der Gießform 10 liegenden Ringraum 9 verdrängt. Yet another possible shape for the press face end 22 is shown in FIG. 4, this convexly curved end face 22 being an optimal one Displacement of the molten metal 5 conducive to the press ram 20 is. With this shape, the molten metal 5 is thus through the ram 20 optimally in between the ram 20 and the Casting die 10 displaced lying annular space 9.

Figur 4 zeigt weiterhin eine Entlüftungsvorrichtung 24 für die Metallschmelze 5, die stirnseitig am Preßstempel 20 vorgesehen ist. Bei dieser Entlüftungsvorrichtung 24 kann es sich um ein luftdurchlässiges Element, beispielsweise aus einem Sinterwerkstoff, handeln, welches in oder an einer geeigneten Durchtrittsöffnung in der Preßstempel-Stirnseite 22 angeordnet ist. Über diese Entlüftungsvorrichtung 24 kann keine Metallschmelze in den Innenraum des Preßstempels 20 eindringen, wohl aber die zwischen dem Preßstempel 20 sowie der Metallschmelze 5 eingeschlossene Luft, so daß Lufteinschlüsse/Lunker in einem erfindungsgemäß gefertigten hohlzylindrischen Körper 1 vermieden werden.FIG. 4 also shows a ventilation device 24 for the molten metal 5, which is provided on the end face of the press die 20. With this venting device 24 can be an air permeable element, for example from a sintered material, which is in or on a suitable Passage opening is arranged in the press ram end 22. About these Venting device 24 cannot melt metal into the interior of the ram 20 penetrate, but probably between the ram 20 and the molten metal 5 trapped air, so that air pockets / voids in a hollow cylindrical body 1 manufactured according to the invention be avoided.

Der Preßstempel 20 selbst kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Sinnvollerweise ist die Preßstempel-Außenseite 23 geringfügig konisch gestaltet, insbesondere um den Preßstempel 20 ausgehend von der in Figur 2 gezeigten Position nach einem zumindest im wesentlichen vollständigen Erstarren der Metallschmelze 5 einfach gegen Pfeilrichtung 8 aus der Gießform 10 herausziehen zu können. Selbstverständlich erhält hierdurch der hohlzylindrische Körper 1 innenseitig auch eine geringfügige Konizität, welche jedoch dazu genutzt werden kann, den hohlzylindrischen Körper 1 mittels einer geeigneten Aufnahme aus der Gießform 10 zu entnehmen und zu einer Weiterverarbeitung zu transportieren, so beispielsweise zu einer Maschine, an welcher die Innenseite des hohlzylindrischen Körpers 1 plan abgedreht wird.The press die 20 itself can be formed in one part or in several parts. The outside of the ram 23 is expediently slightly conical, in particular around the press die 20, starting from that in FIG shown position after at least substantially complete solidification the metal melt 5 simply against the direction of arrow 8 from the mold 10 to be able to pull out. Of course, this gives the hollow cylindrical one Body 1 also has a slight taper on the inside, which, however can be used to the hollow cylindrical body 1 by means of a suitable receptacle from the casting mold 10 and a To transport further processing, for example to a machine, on which the inside of the hollow cylindrical body 1 is turned flat becomes.

Die Gießform 10 ist sinnvollerweise mehrteilig aufgebaut und besteht neben einer Bodenplatte 14 aus zwei Seitenwandabschnitten 15a, 15b, die bevorzugt in einer die Hohlkörper-Längsachse 6 enthaltenden Trennebene 16 (vgl. Figur 5) voneinander trennbar sind, um den hohlzylindrischen Körper 1 nach erfolgtem Abgießen aus der Gießform 10 entnehmen zu können. Die bereits erwähnten Hohlräume 13 für die Führung eines Wärmeträgermittels sind insbesondere in den Seitenwandabschnitten 15a, 15b vorgeshen, können sich jedoch auch in der Bodenplatte 14 befinden. Selbstverständlich kann die Trennebene 16 alternativ auch durch diese Bodenplatte 14 verlaufen.The casting mold 10 is expediently constructed in several parts and exists alongside a bottom plate 14 of two side wall sections 15a, 15b, which is preferred in a parting plane 16 containing the hollow body longitudinal axis 6 (cf. Figure 5) are separable from each other around the hollow cylindrical body 1 can be removed from the mold 10. The already mentioned cavities 13 for guiding a heat transfer medium provided in particular in the side wall sections 15a, 15b however, are also located in the base plate 14. Of course, the Separating plane 16 alternatively also run through this base plate 14.

Die die Außenwand des hohlzylindrischen Körpers 1 formende Innenwand der Gießform 10 bzw. der Seitenwandabschnitte 15a, 15b kann ferner mit nicht gezeigten Formkonturen versehen sein, die sich in die Außenfläche des zu gießenden hohlzylindrischen Körpers 1 einprägen. Diese Formkonturen können beispielsweise als Riffelung ausgebildet sein, um auf der Außenseite des hohlzylindrischen Körpers 1 eine dementsprechende Oberflächenstruktur zu erhalten, welche ein verbessertes späteres Eingießen desselben in ein Gehäuse gewährleistet. Üblicherweise werden nämlich Zylinderbüchsen für Brennkraftmaschinen - und um eine solche kann es sich bei dem hohlzylindrischen Körper 1 handeln - außenseitig mit einer Riffelung versehen, um ein Verdrehen bzw. Wandern dieser bekanntermaßen in ein Brennkraftmaschinen-Kurbelgehäuse eingegossenen Büchsen innerhalb derselben zu verhindern.The inner wall forming the outer wall of the hollow cylindrical body 1 the casting mold 10 or the side wall sections 15a, 15b can also with Shape contours, not shown, are provided, which are in the outer surface impress the hollow cylindrical body 1 to be cast. These shape contours can, for example, be designed as corrugation to on the outside of the hollow cylindrical body 1 has a corresponding surface structure to obtain an improved later pouring of the same guaranteed in a housing. Usually they are cylinder liners for internal combustion engines - and it can be one of those act hollow cylindrical body 1 - provided with ribbing on the outside, as is known to twist or migrate into an internal combustion engine crankcase cast cans inside the same to prevent.

Figur 5 zeigt weiterhin, daß in einem mehrere Gießformen 10 enthaltenden Formwerkzeug 17 mehrere hohlzylindrische Körper 1 nebeneinanderliegend hergestellt, d. h. gegossen werden können. Hier ist selbstverständliche für jeden hohlzylindrischen Körper 1 bzw. jede Gießform 10 ein eigener Preßstempel 20 erforderlich. Dabei können die einzelnen hohlzylindrischen Körper 1 voneinander getrennt geformt oder auch zusammenhängen gegossen/gepreßt werden, wobei die Verbindung zwischen den einzelnen Zylinderbüchsen (bzw. hohlzylindrischen Körpern 1) kompakt oder unterbrochen ausgebildet sein kann. Figure 5 also shows that in a multi-mold 10 containing Molding tool 17 several hollow cylindrical bodies 1 lying side by side manufactured, d. H. can be poured. Here is a matter of course for each hollow cylindrical body 1 or each mold 10 has its own press ram 20 required. The individual hollow cylindrical body 1 molded separately from each other or cast / pressed together be, the connection between the individual cylinder liners (or hollow cylindrical body 1) compact or interrupted can be trained.

Wie bereits mehrfach erwähnt, kann das beschriebene Herstellverfahren insbesondere für die Herstellung von Zylinderbüchsen von Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen, wenngleich auch andere hohlzylindrische Körper hiermit gefertigt werden können. Der Begriff

Figure 00120001
hohlzylindrisch" stellt dabei ausdrücklich keine Einschränkung auf rotationssymmetrische Körper dar, sondern die hohlzylindrischen Körper können auch oval oder unrund sein und Außen- und Innenkonturen aufweisen.As already mentioned several times, the production method described can be used in particular for the production of cylinder liners of internal combustion engines, although other hollow cylindrical bodies can also be produced with it. The term
Figure 00120001
hollow cylindrical "expressly does not represent any restriction to rotationally symmetrical bodies, but the hollow cylindrical bodies can also be oval or non-round and have outer and inner contours.

Insbesondere jedoch können mit dem beschriebenen Gießverfahren Zylinderbüchsen aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung hergestellt werden. Bekanntermaßen werden derartig gegossene oder nach dem erfindungsgemäßen Verfahren preß-gegossene Zylinderbüchsen nach Bearbeitung der Zylinderlaufflächen weiterbearbeitet, und zwar wird hierbei das Grundmaterial an den Laufflächen angeätzt oder herausgebürstet. Die primär ausgeschiedenen und durch diese Nachbehandlung freigelegten Siliziumkörner bilden dann eine extrem harte und verschleißfeste Lauffläche für die Kolben der Brennkraftmaschine. Eine Grundvoraussetzung hierfür ist selbstverständlich, daß in den Zylinderbüchsen bzw. im hohlzylindrischen Körper 1 eine definierte Metallstruktur vorliegt, welche durch das Gießen und einem nachfolgenden Pressen der Metallschmelze 5 entsprechend dem beschriebenen Verfahren insbesondere durch gezielte Temperatureinwirkung erzeugbar ist. Die so hergestellten Zylinderlauföüchsen können dann zum Eingießen in allen Gießverfahren verwendet und in jedes Brennkraftmaschinen-Kurbelgehäuse eingegossen werden, wobei für dieses Kurbelgehäuse, also den eigentlichen Gußkörper, eine gut vergieß- und bearbeitbare und damit preiswerte Aluminium- oder Magnesium-Legierung verwendet werden kann. In particular, however, cylinder liners can be produced using the casting method described made of a hypereutectic aluminum-silicon alloy become. As is known, such cast or after the method according to the invention press-cast cylinder liners Processing of the cylinder surfaces is further processed, and this is done here the base material is etched or brushed out on the running surfaces. The silicon grains that are primarily excreted and exposed by this aftertreatment then form an extremely hard and wear-resistant tread for the pistons of the internal combustion engine. A basic requirement for this is of course, that in the cylinder liners or in the hollow cylindrical Body 1 has a defined metal structure, which by casting and a subsequent pressing of the molten metal 5 corresponding to that described Process in particular through targeted exposure to temperature can be generated. The cylinder liners thus produced can then be used for Pouring used in all casting processes and in every engine crankcase are poured in, for this crankcase, So the actual cast body, a well pourable and editable and so that inexpensive aluminum or magnesium alloy can be used can.

Was nun die Herstellung einer Zylinderbüchse als hohlzylindrischen Körper 1 betrifft, so können zur Erzeugung der gewünschten Gefügestruktur in der erstarrten Metallschmelze 5 Temperaturgradienten im Bereich von 1 bis 300 Kelvin zwischen der Gießform 10 sowie dem Preßstempel 20 realisiert werden. Die Preßdrücke des in die Gießform 10 einfahrenden Preßstempels 20 können dabei im Bereich von 0,1 bar bis 2000 bar liegen. Dabei kann der Preßstempel 20 mit einem linearen oder variablen Geschwindigkeitsaufbau gemäß Pfeilrichtung 8 in die Gießform 10 eingefahren werden. Die Endlagenbegrenzung für die Bewegung des Preßstempels 20 kann druckgesteuert oder wegabhängig sein. Im übrigen kann auch der Druckaufbau, der durch den Preßstempel 20 auf die Metallschmelze 5 übertragen wird, sowie die Temperaturführung des Preßstempels 20 und/oder der Gießform 10 während jedes Arbeitstaktes variabel gestaltet sein, beispielsweise in Abhängigkeit vom Weg bzw. der Position des Preßstempels 20 oder auch von der Position der Gießform 10.What now the production of a cylinder liner as a hollow cylindrical body 1 concerns, can be used to generate the desired structure in the solidified molten metal 5 temperature gradients in the range of 1 to 300 Kelvin between the mold 10 and the press die 20 can be realized. The pressures of the die 20 moving into the mold 10 can range from 0.1 bar to 2000 bar. The Press die 20 with a linear or variable speed structure be retracted into the mold 10 in the direction of the arrow 8. The end position limitation for the movement of the ram 20 can be pressure controlled or be path dependent. Otherwise, the pressure build-up caused by the press die 20 is transferred to the molten metal 5, and the Temperature control of the ram 20 and / or the mold 10 during each work cycle can be designed variably, for example depending from the path or the position of the ram 20 or from the Position of the mold 10.

Letztere kann wie bereits erwähnt verschwenkbar sein, um die Metallschmelze 5 - wie in Figur 1 gezeigt - einbringen zu können und andererseits den Preßstempel 20 - wie in Figur 2 gezeigt - in geodätischer Richtung von oben nach unten in die Gießform 10 einführen zu können. Darüber hinaus kann es empfehlenswert sein, die Gießform 10 in weitere Lagen drehen, kippen oder verfahren zu können, so beispielsweise nach dem Befüllen gemäß Figur 1 zu einem anderen Arbeitsplatz hin, an welchem dann der Preßstempel 20 gemäß Figur 2 in die Gießform eingefahren werden kann. An diesem Arbeitsplatz ist selbstverständlich eine geeignete Vorrichtung erforderlich, die es ermöglicht, den Preßstempel 20 möglichst maß- und druckgenau in die Gießform 10 einzufahren. As already mentioned, the latter can be pivoted around the molten metal 5 - as shown in Figure 1 - and on the other hand the press die 20 - as shown in Figure 2 - in the geodetic direction of to be able to insert into the mold 10 from top to bottom. Furthermore it may be advisable to turn the casting mold 10 into further positions, tilt it or to be able to proceed, for example after filling according to Figure 1 to another work station, at which then the press ram 20 can be retracted into the mold according to FIG. At this A suitable device is of course required in the workplace it enables the press ram 20 to be as accurate and dimensionally accurate as possible Retract mold 10.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können hohlzylindrische Körper 1 und insbesondere Zylinderbüchsen individuell und preiswert hergestellt werden. Diese hohlzylindrischen Körper 1 (insbesondere Zylinderbüchsen) können in ihrer Kristallstruktur individuell auf den späteren Einsatzzweck abgestimmt werden, ohne das gesamte Gußteil legierungsmäßig zu beeinflussen. Selbstverständlich können verschiedene verschleißfeste Leichtmetall-Legierungen verwendet werden, wobei nicht nur eine gleichmäßige Gefügestruktur über dem gesamten hohlzylindrischen Körper 1 erzeugt werden kann, sondern durch eine entsprechende Temperierung bzw. Temperaturführung auch eine individuelle Gefügestruktur in verschiedenen Zonen des hohlzylindrischen Körpers 1 bzw. der Zylinderbüchse erhalten werden kann. Selbstverständlich können eine Vielzahl weiterer Details auch abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.With the method according to the invention, hollow cylindrical bodies 1 and in particular cylinder liners can be manufactured individually and inexpensively. This hollow cylindrical body 1 (in particular cylinder liners) can Its crystal structure is individually tailored to the later application without alloying the entire casting. Of course, various wear-resistant light metal alloys can be used be used, whereby not only a uniform structure be generated over the entire hollow cylindrical body 1 can, but by appropriate tempering or temperature control also an individual structure in different zones of the hollow cylindrical body 1 or the cylinder liner can be obtained. Of course, a variety of other details may vary be designed from the embodiment shown, without the content of the claims to leave.

Claims (15)

Herstellverfahren für einen im wesentlichen hohlzylindrischen Körper (1), insbesondere für eine Zylinderbüchse einer Brennkraftmaschine, durch Vergießen einer in eine Gießform (10) eingebrachten Metallschmelze (5) unter Zuhilfenahme eines den Innenraum des hohlzylindrischen Körpers (1) bildenden Formkörpers, wobei auf die Metallschmelze Druck aufgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen die erforderliche Menge von Metallschmelze (5) in die Gießform (10) eingefüllt wird und anschließend ein als Formkörper wirkender Preßstempel (20) derart in die Gießform (10) eingeführt und hierbei in die Metallschmelze (5) eingetaucht wird, daß der Preßstempel (20) die Metallschmelze (5) in einen von der Gießform (10) und dem Preßstempel (20) gebildeten Ringraum verdrängt. Manufacturing method for an essentially hollow cylindrical body (1), in particular for a cylinder liner of an internal combustion engine, by casting a metal melt (5) introduced into a casting mold (10) with the aid of a molded body forming the interior of the hollow cylindrical body (1), with the metal melt Pressure is applied
characterized in that essentially the required amount of molten metal (5) is poured into the casting mold (10) and then a press ram (20) acting as a shaped body is introduced into the casting mold (10) and immersed in the molten metal (5) that the press ram (20) displaces the metal melt (5) into an annular space formed by the casting mold (10) and the press ram (20). Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Preßstempel (20) in geodätischer Betrachtung von oben nach unten in die entsprechend positionierte, im Hinblick auf die Hohlkörper-Längsachse (6) vertikal ausgerichtete Gießform (10) eingeführt wird.Method according to claim 1,
characterized in that the press ram (20) is geodetically viewed from top to bottom into the correspondingly positioned mold (10) oriented vertically with respect to the longitudinal axis (6) of the hollow body. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (10) für das Befüllen mit Metallschmelze (5) im Hinblick auf die Hohlkörper-Längsachse (6) gegenüber der Vertikalen geneigt positioniert und für das Einführen des Preßstempels (20) in die Vertikale geschwenkt wird.The method of claim 1 or 2,
characterized in that the casting mold (10) for filling with molten metal (5) is positioned inclined with respect to the longitudinal axis (6) with respect to the vertical and pivoted for the insertion of the press ram (20) into the vertical. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Gießform (10) für das Befüllen mit Metallschmelze (5) so eingestellt wird, daß im wesentlichen die erforderliche Menge von Metallschmelze (5) einfüllbar ist, ein darüberhinausgehender Mengenanteil jedoch aus der geneigten Gießform (10) überläuft, und daß vor dem Schwenken der Gießform (10) in die Vertikale die auf der Metallschmelze (5) befindliche Oxidhaut (7) entfernt wird.Method according to claim 3,
characterized in that the inclination of the casting mold (10) for filling with molten metal (5) is adjusted so that essentially the required amount of molten metal (5) can be filled in, but an additional amount overflows from the inclined casting mold (10), and that before the casting mold (10) is pivoted into the vertical, the oxide skin (7) located on the molten metal (5) is removed. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß nach zumindest im wesentlichen vollständiger Erstarrung der Metallschmelze (5) der Preßstempel (20) aus der Gießform (10) herausgeführt, danach der gegossene hohlzylindrische Körper (1) aus der teilbaren Gießform (10) entnommen und danach an zumindest einer seiner Stirnseiten beschnitten wird. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that after at least substantially complete solidification of the molten metal (5), the press ram (20) is led out of the casting mold (10), then the cast hollow cylindrical body (1) is removed from the separable casting mold (10) and then on at least one of it End faces is trimmed. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (10) und/oder der Preßstempel (20) geeignet temperiert wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized in that the casting mold (10) and / or the press ram (20) is suitably tempered. Verfahren nach Anspruch 6 zur Herstellung einer Zylinderbüchse aus einer übereutektischen Aluminium-SiliziumLegierung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Temperierung des Preßstempels (20) im Hinblick auf eine gewünschte Kristallbildung der Silizium-Primärkörner erfolgt.Method according to claim 6 for producing a cylinder liner from a hypereutectic aluminum-silicon alloy,
characterized in that the temperature control of the press ram (20) takes place with a view to a desired crystal formation of the silicon primary grains. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Endbereich des von der Gießform (10) sowie dem Preßstempel (20) gebildeten Ringraumes ein als Entspannungsraum fungierendes Zusatzvolumen (12), in welches Metallschmelze (5) verdrängt werden kann, vorgesehen ist.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims,
characterized in that an additional volume (12), into which molten metal (5) can be displaced, is provided in the upper end region of the annular space formed by the casting mold (10) and the press ram (20). Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstreifring (11) vorgesehen ist, an dem der Preßstempel (20) beim Herausziehen aus der Gießform (10) entlanggleitet.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims,
characterized in that a scraper ring (11) is provided, along which the press ram (20) slides as it is pulled out of the casting mold (10). Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (22) des Preßstempels (20) konkav bis konvex gekrümmt sein kann. Device for carrying out the method according to one of the preceding claims,
characterized in that the end face (22) of the press ram (20) can be curved from concave to convex. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Preßstempel (20) stirnseitig mit einer Entlüftungsvorrichtung (24) für die Metallschmelze (5) versehen ist.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims,
characterized in that the press ram (20) is provided on the end face with a ventilation device (24) for the molten metal (5). Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Preßstempels (20) ein Temperierkanal (21) für ein Wärmeträgermedium oder Kühlmittel vorgesehen ist, der ausgehend von einem Zufuhranschluß im wesentlichen auf direktem Weg zur Stirnseite (22) und von dieser aus wendelförmig nahe der Preßstempel-Außenseite (23) zu einem Abfuhranschluß verläuft.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims,
characterized in that a temperature control channel (21) for a heat transfer medium or coolant is provided within the press ram (20), which, starting from a supply connection, is essentially in a direct way to the end face (22) and from there helically near the outside of the press ram (23 ) to a discharge connection. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in einem Formwerkzeug (17) nebeneinanderliegend mehrere Gießformen (10) zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer hohlzylindrischer Körper (1) unter Einsatz mehrerer Preßstempel (20) vorgesehen sind.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims,
characterized in that several molds (10) for the simultaneous production of several hollow cylindrical bodies (1) using a plurality of press rams (20) are provided in a mold (17) lying side by side. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite (23) des Preßstempels (20) in Richtung der Hohlkörper-Längsachse (6) geringfügig konisch geformt ist. Device for carrying out the method according to one of the preceding claims,
characterized in that the outside (23) of the press ram (20) is slightly conical in the direction of the longitudinal axis of the hollow body (6). Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform-lnnenwand mit Formkonturen versehen ist, die sich in die Außenfläche des zu gießenden hohlzylindrischen Körpers (1) einprägen.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims,
characterized in that the mold inner wall is provided with mold contours which impress in the outer surface of the hollow cylindrical body (1) to be cast.
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