EP0893182B1 - Production method for a cylinder liner of an internal combustion engine - Google Patents

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EP0893182B1
EP0893182B1 EP98111215A EP98111215A EP0893182B1 EP 0893182 B1 EP0893182 B1 EP 0893182B1 EP 98111215 A EP98111215 A EP 98111215A EP 98111215 A EP98111215 A EP 98111215A EP 0893182 B1 EP0893182 B1 EP 0893182B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting mould
hollow cylindrical
process according
metallic melt
casting
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98111215A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0893182A1 (en
Inventor
Reinhard Woltmann
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP0893182A1 publication Critical patent/EP0893182A1/en
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Publication of EP0893182B1 publication Critical patent/EP0893182B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 essentially to a manufacturing method for a hollow cylindrical body, especially for a cylinder liner Internal combustion engine, by pouring one into a mold Molten metal with the help of an interior of the hollow cylindrical Body-forming molded body, wherein essentially the required Amount of molten metal is poured into the mold and then a press die acting as a shaped body in the mold introduced and immersed in the molten metal that the Press the metal melt into one of the mold and the Press stamp formed displaced annulus.
  • Such manufacturing or Casting processes are known as die casting or die casting, for example described in FR 1,383,823 A or DE 633 209 C.
  • the method according to the invention can also be of high quality Cylinder liners for internal combustion engines are manufactured, since the so-called Press casting in the casting process a defined metal structure in the cast product can be generated. This applies in particular to those used Light metal alloys, especially hypereutectic aluminum-silicon alloys.
  • Those made by die casting or die casting Cans have a defined metal structure, in particular on the inside of the sleeve, which is the raceway for the piston of the reciprocating internal combustion engine forms, where then a defined structure with separated Primary silicon is present in a certain grain size. For the rest is in of the FR 1,383,823 A mentioned at the beginning already the production of Internal combustion engine cylinder liners by die casting or die casting mentioned.
  • the press ram is viewed geodetically from above down the correspondingly positioned, with respect to the longitudinal axis of the hollow body vertically aligned mold, the molten metal, which is initially at the bottom or bottom of the mold is located on the side of the ram inside the mold upwards repressed.
  • the counterforce for the ram then forms gravity the molten metal.
  • the press ram and the mold liquid, hot molten metal cooled, resulting in a defined metal structure formation is beneficial.
  • the press ram additionally heatable, i.e. especially coolable, so when casting a hypereutectic Aluminum-silicon alloy through a defined temperature control desired crystal formation of the silicon primary grains can be achieved.
  • This desired crystal formation is already mentioned in cylinder liners especially on the inside, d. H. on the inside of the hollow cylindrical Body desired, which in the inventive method in there is direct contact with the press ram.
  • 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 also 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: In the casting mold, designated in its entirety with 10, is first a sufficient, d. H. essentially the required amount of molten metal 5 filled.
  • the mold 10 is in relation to the axis 6 of the hollow cylindrical body 1, which in the following as the hollow body longitudinal axis is positioned inclined to the vertical.
  • 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 an amount exceeding the required amount overflows from the inclined casting mold 10. With this inclined position of the casting mold 10, it is also 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.
  • 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 mold 10 is constructed in two parts or in several parts, two side wall sections 15a, 15b forming the outer contour of the hollow cylindrical body 1, while a base plate 14 closes the mold 10 at the bottom and is required for this To deflect the molten metal upwards as lamellarly as possible by the press die 20 moving into the mold 10.
  • 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 molten metal an appropriately pretreated hypereutectic Aluminum-silicon alloy is used, so can the casting process described in the hollow cylindrical body 1 a defined Metal structure are generated, and not just because of the Press 20 on the molten metal 5 acting pressure, but also due to the targeted cooling of the molten metal 5 on the one hand in Outside area of the hollow cylindrical body 1 by contact with the mold 10, and on the other hand in the inner region of the hollow cylindrical Body by contact with the ram 20.
  • both the casting mold 10 and the press die 20 can be suitably tempered, 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 heat transfer medium / coolant to the press ram end 22 from the inside ensures particularly intensive cooling in this highly relevant area, while the cooling effect on the press ram outside 23 decreases as desired from the bottom up. 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. As a result, a free space 25 is formed below the press punch end face 22, 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 press face end face 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 represents explicitly not restricted to rotationally symmetrical bodies represent, but the hollow cylindrical body can also be oval or out of round be 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 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 as possible in terms of size and pressure 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

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 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. Derartige Herstell- oder Gießverfahren sind als Druckgießen oder Preßgießen bekannt und beispielsweise in der FR 1.383.823 A oder der DE 633 209 C beschrieben.The invention relates essentially to a manufacturing method for a hollow cylindrical body, especially for a cylinder liner Internal combustion engine, by pouring one into a mold Molten metal with the help of an interior of the hollow cylindrical Body-forming molded body, wherein essentially the required Amount of molten metal is poured into the mold and then a press die acting as a shaped body in the mold introduced and immersed in the molten metal that the Press the metal melt into one of the mold and the Press stamp formed displaced annulus. Such manufacturing or Casting processes are known as die casting or die casting, for example described in FR 1,383,823 A or DE 633 209 C.

Hier sollen nun Verbesserungen aufgezeigt werden, d.h. zumindest ein zusätzlicher Verfahrensschritt, der eine vorteilhafte Wirkung zeigt (= Aufgabe der Erfindung).
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform für das Befüllen mit Metallschmelze im Hinblick auf die Hohlkörper-Längsachse gegenüber der Vertikalen geneigt positioniert und für das Einführen des Preßstempels in die Vertikale geschwenkt wird. Hierdurch sind nämlich, wie im weiteren erläutert wird, zwei Effekte nutzbar, die Inhalt der Unteransprüche 2 und 3 sind. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben. Improvements are now to be shown here, ie at least one additional method step which has an advantageous effect (= object of the invention).
The solution to this problem is characterized in that the mold for filling with molten metal is positioned inclined with respect to the longitudinal axis of the hollow body with respect to the vertical and pivoted for the insertion of the press ram into the vertical. As a result, as will be explained in the following, two effects can be used, which are the content of subclaims 2 and 3. Advantageous further developments of the method are specified in the further subclaims.

Üblicherweise wird der Preßstempel in Vertikalrichtung verschoben, weshalb die zugehörige Gießform bzw. deren Formhohlraum im bekannten Stand der Technik auch stets vertikal ausgerichtet ist, wie beispielsweise auch die GB 2 128 517 A zeigt. Erfindungsgemäß wird nun jedoch vorgeschlagen, für das Befüllen der Preßform die Gießform im Hinblick auf die Hohlkörper-Längsachse gegenüber der VertikalenNertikalrichtung geneigt zu positionieren. Dann ist es nämlich einfach möglich, vor dem Einführen des Preßstempels - wozu die Gießform dann vertikal ausgerichtet wird - eine sich wie üblich auf der Metallschmelze bildende Oxidhaut zu entfernen. Diese kann - bevor die Gießform danach vertikal ausgerichtet wird - beispielsweise mittels eines geeigneten Abstreifelementes abgezogen werden.Usually the ram is moved in the vertical direction, which is why the associated mold or the mold cavity in the known state of the Technology is always aligned vertically, such as the GB 2 128 517 A shows. According to the invention, however, it is now proposed for filling the mold the casting mold with respect to the longitudinal axis of the hollow body to be positioned at an angle to the vertical vertical direction. Then it is simply possible, before inserting the ram - for which the mold is then aligned vertically - a like Usually remove oxide skin forming on the molten metal. This can - before the mold is then aligned vertically - for example using a suitable scraper element.

Es ist auch möglich, die Neigung der Gießform für das Befüllen mit Metallschmelze so einzustellen, daß im wesentlich die erforderliche Menge von Metallschmelze einfüllbar ist, ein darüber hinausgehender Mengenanteil jedoch aus der geneigten Gießform überläuft.It is also possible to tilt the mold for filling with molten metal so that essentially the required amount of Metal melt can be filled, an additional proportion however overflows from the inclined mold.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch qualitativ hochwertige Zylinderbüchsen für Brennkraftmaschinen hergestellt werden, da beim sog. Preßgießen im Gießprozeß eine definierte Metallstruktur im Gießprodukt erzeugt werden kann. Dies gilt insbesondere für zum Einsatz kommende Leichtmetall-Legierungen, insbesondere übereutektische Aluminium-Silizium-Legierungen. Die durch Druckgießen oder Preßgießen hergestellten Büchsen weisen eine definierte Metallstruktur auf, und zwar insbesondere an der Büchseninnenseite, welche die Laufbahn für den Kolben der Hubkolben-Brennkraftmaschine bildet, wo dann ein definiertes Gefüge mit abgeschiedenem Primärsilizium in einer gewissen Korngröße vorliegt. Im übrigen ist in der eingangs genannten FR 1.383.823 A bereits die Herstellung von Brennkraftmaschinen-Zylinderbüchsen durch Druckgießen oder Preßgießen erwähnt. The method according to the invention can also be of high quality Cylinder liners for internal combustion engines are manufactured, since the so-called Press casting in the casting process a defined metal structure in the cast product can be generated. This applies in particular to those used Light metal alloys, especially hypereutectic aluminum-silicon alloys. Those made by die casting or die casting Cans have a defined metal structure, in particular on the inside of the sleeve, which is the raceway for the piston of the reciprocating internal combustion engine forms, where then a defined structure with separated Primary silicon is present in a certain grain size. For the rest is in of the FR 1,383,823 A mentioned at the beginning already the production of Internal combustion engine cylinder liners by die casting or die casting mentioned.

Hier sei nun nochmals erläutert, dass dann beim Gießprozeß der Druck auf die Metallschmelze durch einen Preßstempel aufgebracht wird, 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 Gießforrn 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.It should now be explained again that the pressure then arises during the casting process the molten metal is applied by a ram, which at the same time as a shaped body for forming the interior of the hollow cylindrical Body or the cylinder liner acts. This press stamp displaces the Melt in an annular space through the ram itself and through the mold is formed, i.e. the one then fully retracted into the mold Press die is between the press die and the casting mold. Thereby hollow cylindrical bodies can be produced in a particularly elegant manner. The press ram is viewed geodetically from above down the correspondingly positioned, with respect to the longitudinal axis of the hollow body vertically aligned mold, the molten metal, which is initially at the bottom or bottom of the mold is located on the side of the ram inside the mold upwards repressed. The counterforce for the ram then forms gravity 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 press ram and the mold liquid, hot molten metal cooled, resulting in a defined metal structure formation is beneficial. Is the press ram additionally heatable, i.e. especially coolable, so when casting a hypereutectic Aluminum-silicon alloy through a defined temperature control desired crystal formation of the silicon primary grains can be achieved. How This desired crystal formation is already mentioned in cylinder liners especially on the inside, d. H. on the inside of the hollow cylindrical Body desired, which in the inventive method in there is direct contact with the press ram.

Weiter 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 further explained on the basis of 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 Herstellverfahren 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 also 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: In the casting mold, designated in its entirety with 10, is first a sufficient, d. H. essentially the required amount of molten metal 5 filled. Here, the mold 10 is in relation to the axis 6 of the hollow cylindrical body 1, which in the following as the hollow body longitudinal axis is positioned inclined to the vertical.

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.
Femer 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 an amount exceeding the required amount overflows from the inclined casting mold 10.
With this inclined position of the casting mold 10, it is also 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 process 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 and displaces it into the said annular space 9, in the opposite direction to the 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 mold 10 is constructed in two parts or in several parts, two side wall sections 15a, 15b forming the outer contour of the hollow cylindrical body 1, while a base plate 14 closes the mold 10 at the bottom and is required for this To deflect the molten metal upwards as lamellarly as possible by the press die 20 moving into the mold 10.

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 Metallschmelze 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 deformation of the hollow cylindrical body 1 and to possibly scrape off molten metal 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, as a molten metal, an appropriately pretreated hypereutectic Aluminum-silicon alloy is used, so can the casting process described in the hollow cylindrical body 1 a defined Metal structure are generated, and not just because of the Press 20 on the molten metal 5 acting pressure, but also due to the targeted cooling of the molten metal 5 on the one hand in Outside area of the hollow cylindrical body 1 by contact with the mold 10, and on the other hand in the inner region of the hollow cylindrical Body by contact with the ram 20. In order to be able to control this temperature influence as desired, it is preferred both the casting mold 10 and the press die 20 can be suitably tempered, 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-Stimseite 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 FIG. 3 shows, 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 heat transfer medium / coolant to the press ram end 22 from the inside ensures particularly intensive cooling in this highly relevant area, while the cooling effect on the press ram outside 23 decreases as desired from the bottom up.
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-Stimseite 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. As a result, a free space 25 is formed below the press punch end face 22, 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-Stimseite 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 press face end face 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 Hohikörper-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 vorgesehen, 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 "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 manufacturing process described can in particular for the manufacture of cylinder liners for internal combustion engines are used, albeit other hollow cylindrical ones Body can be made with it. The term "hollow cylindrical" represents explicitly not restricted to rotationally symmetrical bodies represent, but the hollow cylindrical body can also be oval or out of round be 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 Zylinderlaufbüchsen 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 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 as possible in terms of size and pressure 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 (11)

  1. A manufacturing process for an essentially hollow cylindrical body (1), especially for a cylinder sleeve of an internal combustion engine, by casting a metallic melt (5) in a casting mould (10) with the assistance of a moulding body forming the inner space of the hollow cylindrical body (1), whereby essentially the required amount of metallic melt (5) is filled into the mould (10) and then a force plug (20) acting as a moulding body is introduced into the casting mould (10) and hereby sunk into the metallic melt (5) such that the force plug (20) compresses the metallic melt (5) into an annular space (9) formed by the casting mould (10) and the force plug (20),
    characterised in that the casting mould (10) is positioned inclined from the longitudinal axis (6) of the hollow body to be filled with metallic melt (5) and is pivoted into the vertical for the introduction of the force plug (20).
  2. A process according to Claim 1,
    characterised in that any oxide skin (7) present on the metallic melt (5) is removed before the casting mould (10) is pivoted into the vertical.
  3. A process according to Claim 1 or Claim 2,
    characterised in that the inclination of the casting mould (10) for filling with metallic melt (5) is adjusted such that the required quantity of metallic melt (5) can be filled, any excessive quantity however overflows from the inclined casting mould (10).
  4. A process according to one of the foregoing claims for the production of a cylinder liner from a hyper-eutectic aluminium-silicon alloy,
    characterised in that following the introduction of the force plug (20), the casting mould (10) and/or the force plug (20) is cooled, so as to control the desired solidification of the metallic melt (5) in the annular space (9), so that a desired formation of crystals of the silicon primary grains occurs.
  5. A process according to one of the foregoing claims,
    characterised in that following at least essentially complete solidification of the metallic melt (5) the force plug (20) is drawn out from the casting mould (10), after which the cast hollow cylindrical body (1) is removed from the divisible casting mould (10) and thereafter at least one of its ends is cut off.
  6. A process according to one of the foregoing claims,
    characterised in that a force plug (20) is used, in which a tempering channel (21) for a heat conducting medium is provided, which starting from a feed connection runs essentially in a direct path to the front end (22) and from there onwards in a spiral close to the force plug outer side (23) to a take-off connection.
  7. A process according to one of the foregoing claims,
    characterised in that a casting mould is used in whose upper end region in the annular space formed by the casting mould (10) and the force plug (20) an additional volume (12) functioning as a relieving space is provided into which metallic melt (5) can be forced.
  8. A process according to one of the foregoing claims,
    characterised in that a scraper ring (11) is provided against which the force plug (20) slides on being drawn out from the casting mould (10).
  9. A process according to one of the foregoing claims,
    characterised in that a force plug (20) is used which has a ventilation arrangement (24) for the metallic melt (5) provided at its end.
  10. A process according to one of the foregoing claims,
    characterised in that several hollow cylindrical bodies (1) are produced alongside each other, for which several casting moulds (10) are provided in a forming tool (17) for the simultaneous production of several hollow cylindrical bodies (1) with the application of several force plugs (20).
  11. A process according to one of the foregoing claims,
    characterised in that, by means of a suitably formed casting mould inner wall, form contours are impressed in the outer surface of the hollow cylindrical body (1) to be moulded.
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