EP0933151B1 - Giessform und Verfahren zum Herstellen von Gussstücken - Google Patents

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EP0933151B1
EP0933151B1 EP98120098A EP98120098A EP0933151B1 EP 0933151 B1 EP0933151 B1 EP 0933151B1 EP 98120098 A EP98120098 A EP 98120098A EP 98120098 A EP98120098 A EP 98120098A EP 0933151 B1 EP0933151 B1 EP 0933151B1
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casting
mould
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gravity
channel
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Volkswagen 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
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates

Definitions

  • the invention relates to a casting mold for producing castings, in particular cylinder heads, Cylinder blocks, gearbox housings and / or crankcases for internal combustion engines, from a cast metal by means of increasing casting with mold outer parts and at least a core, which form a mold cavity for the casting, at least a feeder for forming a pressure mass and a casting run is formed, which is connected via an opening to the mold cavity, according to the preamble of the claim 1.
  • the invention further relates to a method for producing castings, in particular Cylinder heads, cylinder blocks, gear housings and / or crankcases for internal combustion engines, from a cast metal by means of increasing casting with molded outer parts and at least one core, which form a mold cavity for the casting, wherein at least one feeder is formed to form a pressure mass and a casting run is, which is connected via an opening to the mold cavity, according to the preamble of claim 8.
  • the present invention is therefore based on the object of an improved casting mold and to provide an improved method of the above type, the the disadvantages mentioned above are overcome.
  • a casting mold that the casting run is on a lowest point of the mold cavity in the direction of gravity through this in shape extends a channel and the opening of the pouring barrel at one of the deepest in the direction of gravity Point of the channel is formed.
  • DE-A-2 218 256 describes a pouring system which prevents contamination how slaughter can get into the mold cavity.
  • sections of the pouring channel leading to the mold cavity at its deepest Job are sections of the pouring channel leading to the mold cavity at its deepest Job.
  • the positioning of the mold cavity relative to the runner channel is not removable, not even whether a feeder is provided to form a pressure mass.
  • this corresponds to the uniform filling of the mold cavity a length of the casting run of a length extension extending through the mold cavity of the casting.
  • a large passage area for the casting material, a more homogeneous and uniform Distribution in the mold cavity and a further improved separation of bubbles, oxides and other undesirable impurities are achieved by the channel in Gravity direction is open at the bottom, being vertically downwards in the direction of gravity extending side walls of the channel at their end faces from a bottom of the molding space are spaced such that the opening from the casting run to the mold cavity between the end faces of these side walls and the bottom in the form of respective Longitudinal slots is formed.
  • the side walls work with their entire vertical Length like a diving separator.
  • Uniform filling of the mold cavity over the entire length of the channel is achieved in that the pouring run through the mold cavity with respect to gravity extends essentially horizontally or on a geodetic line.
  • the casting run is in a casting run core educated.
  • the casting barrel core is expediently a cylinder bore core if it is at the casting is a crankcase. Furthermore, the casting to be cast is preferred with respect to the direction of gravity arranged overhead.
  • the species are on a in the direction of gravity impurities present in a casting material at the deepest bottom of the mold cavity, such as bubbles and / or oxides, are retained and collected.
  • the preferred embodiment shown in FIGS. 1 and 2 of an inventive Casting mold comprises a base plate 10 and lateral mold outer parts 12 and 14. Between these parts are further arranged cores such that a mold cavity 16 is formed is in which pouring material is poured during the casting process, which solidifies and the cast body, in the illustration, for example, forms a crankcase.
  • the cores include, among other things, a water core 18, a cylinder bore core 20, or a plurality of oil return cores 22 and one or more crank chamber cores 24.
  • These cores 18, 20, 22 and 24 are formed, for example, as sand cores bound with chemical agents, which disintegrate after the pouring process, so that the then loose sand is only blown out must become.
  • the outer mold parts 14 and 12 can also be made of chemically bound Sand or steel or plastic can be made.
  • the casting material for example a metal, such as aluminum, or a metal alloy, such as an aluminum alloy, is supplied to the mold and through a casting run 28 to a lower end of the casting mold in the direction of gravity 30 directed.
  • the casting material emerges from the casting barrel 28 and penetrates into the mold cavity 16 a where it rises against the direction of gravity 30 and fills the mold cavity 16, until it gets into feeder 32 and is collected.
  • the base plate 10 When casting, it is important that the casting material cools quickly so that it is even and forms void-free structure. For this reason, the base plate 10 is preferred water or air cooled. It is also preferred to use a print mask above the feeder 32 the pressure mass formed by these additionally with a pressure of, for example 0.1 bar or more applied. However, this preferably occurs in the contact area of the casting material with the bottom 34 of the base plate 10 to form bubbles and Oxides which would rise with the molding material in the mold cavity 16 and which Impair the microstructure when the casting material cools.
  • an end section of the casting run 28 is designed as a channel 36, which is essentially on an entire longitudinal extent of the casting deepest region of the bottom 34 in the direction of gravity 30 through the mold cavity 16 extends, as can be seen in particular from FIG. 2.
  • the channel 36 runs with respect to Gravity direction 30 substantially horizontally or on a geodetic line.
  • the channel 36 is at the bottom in the direction of gravity 30 open, so that its side walls form an inverted U.
  • the legs of the U's form vertical side walls with respect to gravity, which in the direction of gravity 30 run down and end with end faces 38 spaced from the floor 34.
  • the channel 36 is as Part of the cylinder bore core 20 is formed.
  • the casting and the collecting The next step of contaminants is that at the bottom 34 of the cast material trained impression of the channel 36 removed, with which any existing in the casting material Impurities are removed.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Gießform zum Herstellen von Gußstücken, insbesondere Zylinderköpfen, Zylinderblöcken, Getriebegehäusen und/oder Kurbelgehäusen für Brennkraftmaschinen, aus einem Gußmetall mittels steigendem Gießen mit Formaußenteilen und mindestens einem Kern, welche einen Formhohlraum für das Gußstück ausbilden, wobei mindestens ein Speiser zum Bilden einer Druckmassel sowie ein Gießlauf ausgebildet ist, welcher über eine Öffnung mit dem Formhohlraum verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft femer ein Verfahren zum Herstellen von Gußstücken, insbesondere Zylinderköpfen, Zylinderblöcken, Getriebegehäusen und/oder Kurbelgehäusen für Brennkraftmaschinen, aus einem Gußmetall mittels steigendem Gießen mit Formaußenteilen und mindestens einem Kern, welche einen Formhohlraum für das Gußstück ausbilden, wobei mindestens ein Speiser zum Bilden einer Druckmassel sowie ein Gießlauf ausgebildet ist, welcher über eine Öffnung mit dem Formhohlraum verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Aus der DE-OS-28 18 442 ist ein Niederdruckgießverfahren für Metalle bekannt, wobei aus einem zylinderförmigen Gießlauf mittels eines Stempels bzw. eines Kolbens Gußmaterial in den Formhohlraum gepreßt wird, wobei das Gußmaterial in dem Formhohlraum aufsteigt.
Hierbei ist jedoch nachteilig, daß sich besonders in einem in Schwerkraftrichtung untersten Bereich des Formhohlraumes, wo das Gußmaterial erstmals auf das kühlere Material der Formaußenteile und der Kerne trifft, wobei ggf. das eine Grundplatte bildende Formaußenteil zusätzlich gekühlt ist, Blasen, Oxide und andere Verunreinigungen des Gußmaterials bilden, welche mit dem Gußmaterial im Formhohlraum aufsteigen und eine Bildung eines gleichmäßigen Gefüges beeinträchtigen und ggf. zu Fehlstellen oder Schwachstellen im Gußstück führen können, so daß das Gußstück nachbearbeitet werden muß oder schlimmstenfalls unbrauchbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Gießform und ein verbessertes Verfahren der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Gießform der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 8 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dazu ist es bei einer Gießform erfindungsgemäß vorgesehen, daß sich der Gießlauf an einer in Schwerkraftrichtung tiefsten Stelle des Formhohlraumes durch diesen hindurch in Form eines Kanals erstreckt und die Öffnung des Gießlaufes an einer in Schwerkraftrichtung tiefsten Stelle des Kanals ausgebildet ist.
Dies hat den Vorteil, daß sich Blasen, Oxide und andere unerwünschten Verunreinigungen im Kanal an dessen in Schwerkraftrichtung obersten Bereich ansammeln, welcher bezüglich der Schwerkraftrichtung über die gesamte vertikale Ausdehnung des Kanals von der Öffnung zum Formhohlraum beabstandet ist, und somit Blasen, Oxide und andere unerwünschten Verunreinigungen nicht in den Formhohlraum gelangen, da durch die dem obersten Bereich des Kanals in Schwerkraftrichtung gegenüberliegend angeordnete Öffnung zum Formhohlraum Blasen, Oxide und andere unerwünschte Verunreinigungen in der Art eines Tauchabscheiders im Kanal des Gießlaufes zurückgehalten werden.
DE-A-2 218 256 beschreibt ein Eingußsystem, welches vermeidet, daß Verunreinigungen wie Schlachen in den Formhohlraum gelangen können. Hierbei befinden sich zum Formhohlraum führende Abschnitte des Gießlaufkanals an dessen tiefsten Stelle. Die Positionierung des Formhohlraumes relativ zum Gießlaufkanals ist nicht entnehmbar, auch nicht, ob ein Speiser zum Bilden eines Druckmassels vorgesehen ist.
Zum gleichmäßigen Füllen des Formhohlraumes entspricht in besonders vorteilhafter Weise eine Länge des sich durch den Formhohlraum erstreckenden Gießlaufes einer Längenausdehnung des Gußstückes.
Eine große Durchtrittsfläche für das Gußmaterial, eine homogenere sowie gleichmäßigere Verteilung im Formhohlraum und eine weiter verbesserte Abscheidung von Blasen, Oxiden und anderen unerwünschten Verunreinigungen erzielt man dadurch, daß der Kanal in Schwerkraftrichtung unten offen ist, wobei sich in Schwerkraftrichtung vertikal nach unten erstreckende Seitenwandungen des Kanals an ihren Stirnseiten von einem Boden des Formraumes derart beabstandet sind, daß die Öffnung von Gießlauf zum Formhohlraum zwischen den Stirnseiten dieser Seitenwandungen und dem Boden in Form von jeweiligen Längsschlitzen ausgebildet ist. Hierbei wirken die Seitenwandungen mit ihrer gesamten vertikalen Länge in der Art eines Tauchabscheiders.
Eine gleichmäßiges Auffüllen des Formhohlraumes über eine gesamte Länge des Kanals erzielt man dadurch, daß sich der Gießlauf durch den Formhohlraum bezüglich der Schwerkraft im wesentlichen waagrecht bzw. auf einer geodätischen Linie erstreckt.
In einer besonders einfach realisierbaren Ausführungsform ist der Gießlauf in einem Gießlaufkem ausgebildet.
Hierbei ist zweckmäßigerweise der Gießlaufkern ein Zylinderbohrungskern, wenn es sich bei dem Gußstück um ein Kurbelgehäuse handelt. Ferner ist bevorzugt das zu gießende Gußteil bzgl. der Schwerkraftrichtung über Kopf angeordnet.
Bei einem Verfahren der o.g. Art werden erfindungsgemäß an einem in Schwerkraftrichtung am tiefsten liegenden Boden des Formhohlraumes in einem Gußmaterial vorhandene Verunreinigungen, wie beispielsweise Blasen und/oder Oxide, zurückgehalten und gesammelt.
Dies hat den Vorteil, daß Verunreinigungen, wie Blasen oder Oxide, nicht mit dem Gußmaterial im Formhohlraum aufsteigen, wodurch eine verbesserte Gefügebildung sichergestellt und Bildung von Fehlstellen vermieden ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
Fig. 1
eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform im Querschnitt und
Fig. 2
im Längsschnitt.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform umfaßt eine Grundplatte 10 und seitliche Formaußenteile 12 und 14. Zwischen diesen Teilen sind femer Kerne derart angeordnet, daß ein Formhohlraum 16 ausgebildet ist, in welchen während des Gießvorgangs Gußmaterial eingefüllt wird, welches erstarrt und den Gußkörper, in der Darstellung beispielsweise ein Kurbelgehäuse, ausbildet. Die Kerne umfassen unter anderem einen Wasserkem 18, einen Zylinderbohrungskern 20, einen oder mehrere Ölrücklaufkerne 22 und einen oder mehrere Kurbelraumkeme 24. Diese Kerne 18, 20, 22 und 24 sind beispielsweise als mit chemischen Mittel gebundene Sandkeme ausgebildet, welche nach dem Gießvorgang zerfallen, so daß der dann lose Sand lediglich ausgeblasen werden muß. Die Formaußenteile 14 und 12 können ebenfalls aus chemisch gebundenem Sand oder Stahl oder Kunststoff gefertigt sein.
Über einen Zulauf 26 wird das Gußmaterial, beispielsweise ein Metall, wie Aluminium, oder eine Metallegierung, wie beispielsweise eine Aluminiumlegierung, der Gießform zugeführt und durch einen Gießlauf 28 zu einem in Schwerkraftrichtung 30 unteren Ende der Gießform geleitet. Aus dem Gießlauf 28 tritt das Gußmaterial aus und dringt in den Formhohlraum 16 ein, wo es entgegen der Schwerkraftrichtung 30 aufsteigt und den Formhohlraum 16 auffüllt, bis es in Speiser 32 gelangt und gesammelt wird.
Beim Abguß ist es wichtig, daß sich das Gußmaterial schnell abkühlt, damit sich ein gleichmäßiges und lunkerfreies Gefüge ausbildet. Aus diesem Grund ist die Grundplatte 10 vorzugsweise wasser- oder luftgekühlt. Ferner wird bevorzugt über eine Druckmaske oberhalb der Speiser 32 die von diesen gebildete Druckmassel zusätzlich mit einem Druck von beispielsweise 0,1 bar oder mehr beaufschlagt. Hierbei kommt es jedoch bevorzugt im Kontaktbereich des Gußmaterials mit dem Boden 34 der Grundplatte 10 zur Bildung von Blasen und Oxiden, welche mit dem Gußmaterial in dem Formhohlraum 16 aufsteigen würden und die Gefügebildung beim Abkühlen des Gußmaterials beeinträchtigen.
Daher ist erfindungsgemäß ein Endabschnitt des Gießlaufes 28 als Kanal 36 ausgebildet, welcher sich im wesentlichen über eine gesamte Längsausdehnung des Gußstückes an einem in Schwerkraftrichtung 30 tiefsten Bereich des Bodens 34 durch den Formhohlraum 16 erstreckt, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich. Hierbei verläuft der Kanal 36 bezüglich der Schwerkraftrichtung 30 im wesentlichen waagrecht bzw. auf einer geodätischen Linie.
Wie sich insbesondere aus Fig. 1 ergibt, ist der Kanal 36 in Schwerkraftrichtung 30 unten offen, so daß dessen Seitenwandungen ein umgekehrtes U ausbilden. Die Schenkel des U's bilden bezüglich der Schwerkraft vertikale Seitenwandungen, welche in Schwerkraftrichtung 30 nach unten verlaufen und mit Stirnseiten 38 beabstandet vom Boden 34 enden. Die Öffnung zwischen den Stirnseiten 38 und dem Boden 34 bildet eine Durchgangsöffnung 42 für das Gußmaterial aus dem Kanal 36 heraus in den Formhohlraum 16 der Gießform.
Hierbei ist insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, daß sich durch die besondere Ausbildung des Kanals 36 in dem Gußmaterial gebildete Verunreinigen, wie Blasen oder Oxide, in einem in Schwerkraftrichtung 30 oberen Bereich 40 des Kanals 36 sammeln. Da jedoch die Durchgangsöffnung 42 an einem in Schwerkraftrichtung 30 untersten Bereich des Kanals 36 ausgebildet ist, bleiben diese Verunreinigungen im Kanal 36 gefangen und können nicht in den Formhohlraum 16 eindringen. Die vertikalen Seitenwandungen des Kanals 36 wirken daher in der Art eines Tauchabscheiders und sammeln die Verunreinigungen im oberen Bereich 40 des Kanals 36.
In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Kanal 36 als Teil des Zylinderbohrungskernes 20 ausgebildet. In einem dem Abguß und dem Sammeln von Verunreinigungen nachfolgenden Schritt wird der sich am Boden 34 aus dem Gußmaterial ausgebildete Abdruck des Kanals 36 entfernt, womit alle ggf. im Gußmaterial vorhandenen Verunreinigungen entfernt sind.

Claims (9)

  1. Gießform zum Herstellen von Gußstücken, insbesondere Zylinderköpfen, Zylinderblöcken, Getriebegehäusen und/oder Kurbelgehäusen für Brennkraftmaschinen, aus einem Gußmaterial mittels steigendem Gießen mit Formaußenteilen (10,12,14) und mindestens einem Kern (18,20,22,24), welche einen Formhohlraum (16) für das Gußstück ausbilden, wobei mindestens ein Speiser (32) zum Bilden einer Druckmassel sowie ein Gießlauf (28) ausgebildet ist, welcher über eine Öffnung (42) mit dem Formhohlraum (16) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    sich der Gießlauf (28) an einer in Schwerkraftrichtung (30) tiefsten Stelle (34) des Formhohlraumes (16) durch diesen hindurch in Form eines Kanals (36) erstreckt und die Öffnung (42) des Gießlaufes (28) an einer in Schwerkraftrichtung (30) tiefsten Stelle des Kanals (36) ausgebildet ist.
  2. Gießform nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    eine Länge des sich durch den Formhohlraum (16) erstreckenden Gießlaufes (28) einer Längenausdehnung des Gußstückes entspricht.
  3. Gießform nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Kanal (36) in Schwerkraftrichtung (30) unten offen ist, wobei sich in Schwerkraftrichtung (30) vertikal nach unten erstreckende Seitenwandungen des Kanals (36) an ihren Stirnseiten (38) von einem Boden (34) des Formhohlraumes (16) derart beabstandet sind, daß die Öffnung (42) von Gießlauf (28) zum Formhohlraum (16) zwischen den Stirnseiten (38) dieser Seitenwandungen und dem Boden (34) in Form von jeweiligen Längsschlitzen ausgebildet ist.
  4. Gießform nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    sich der Gießlauf (28) durch den Formhohlraum (16) bezüglich der Schwerkraft im wesentlichen waagrecht bzw. auf einer geodätischen Linie erstreckt.
  5. Gießform nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Gießlauf (28) in einem Gießlaufkem (20) ausgebildet ist.
  6. Gießform nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Gußstück ein Kurbelgehäuse und der Gießlaufkem ein Zylinderbohrungskern (20) ist.
  7. Gießform nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das zu gießende Gußteil bzgl. der Schwerkraftrichtung (30) über Kopf angeordnet ist.
  8. Verfahren zum Herstellen von Gußstücken, insbesondere Zylinderköpfen, Zylinderblöcken, Getriebegehäusen und/oder Kurbelgehäusen für Brennkraftmaschinen, aus einem Gußmetall mittels steigendem Gießen mit Formaußenteilen (10, 12, 14) und mindestens einem Kern (18, 20, 22, 24), welche einen Formhohlraum (16) für das Gußstück ausbilden, wobei mindestens ein Speiser (32) zum Bilden einer Druckmassel sowie ein Gießlauf (28) ausgebildet ist, welcher über eine Öffnung (42) mit dem Formhohlraum (16) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    an einem in Schwerkraftrichtung am tiefsten liegenden Boden (34) des Formhohlraumes (16) in einem Gußmaterial vorhandene Verunreinigungen, wie beispielsweise Blasen und/oder Oxide, zurückgehalten und gesammelt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    nach Fertigstellung des Gußteiles ein aus dem Gußmaterial gebildeter Bereich, welcher die gesammelten Verunreinigungen enthält, entfernt wird.
EP98120098A 1998-01-31 1998-10-24 Giessform und Verfahren zum Herstellen von Gussstücken Expired - Lifetime EP0933151B1 (de)

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