EP1779943A1 - Method and device for casting light metal crankcases in sand moulds - Google Patents

Method and device for casting light metal crankcases in sand moulds Download PDF

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EP1779943A1
EP1779943A1 EP06018816A EP06018816A EP1779943A1 EP 1779943 A1 EP1779943 A1 EP 1779943A1 EP 06018816 A EP06018816 A EP 06018816A EP 06018816 A EP06018816 A EP 06018816A EP 1779943 A1 EP1779943 A1 EP 1779943A1
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metal
casting
sand mold
core
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    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/007—Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C

Definitions

  • the invention relates to the manufacture of light metal cylinder crankcases with one or more cylinders in sand casting.
  • cylinder crankcases made of aluminum and / or magnesium alloys are used in large numbers in internal combustion engines for motor vehicles. Depending on their geometry, component requirements and cost-effectiveness, these are produced using the following methods: die casting, gravity die casting, low pressure die casting, gravity die casting or low pressure sand casting.
  • Another way to achieve suitable treads offers the coating of the cylinder tubes by different methods, eg. As the arc wire spraying, with different preparations are applied to the treads. This eliminates the need to use bushings with the benefit of being able to use a wide range of cast alloys for the housing.
  • the invention is based on the object to enable the production of light metal cylinder crankcases with one or more cylinders in a series or V-arrangement in the sand casting method, the cylinder surfaces are sufficiently resistant to abrasion after coating, without cast-in cylinder liners or abrasion resistant, but difficult to processing hypereutectic AlSi alloy.
  • a method for producing cylinder crankcases made of a light metal alloy with at least one cylinder by casting in a sand mold is also proposed to solve the problem, in which at least one cooled metal quill defined as the core for the formation of the cylinder cavity is retracted into the sand mold, which a targeted, intensive heat dissipation from the light metal melt for a directional, preferably non-porous solidification in the area of the cylinder surface with good feed across the entire wall thickness causes.
  • cooled metal quills are also known in pressure and chill casting, which are mechanically retracted into the permanent mold.
  • these cooled metal quillars do not serve to improve the surface quality of the molten metal touching them, but serve to create voids in the casting and thus essentially serve as casting cores, which like the other areas of a permanent mold must always be cooled and of course for demoulding of the casting must be moved out of the mold, if they do not run in Entungsungsraum.
  • the invention is thus based on the consideration that the usual sand cores for the cylinder cavities are replaced by in the sand mold extendable and retractable, cooled metal quills, which are not stationary or movable components of the mold, but which are independent of the sand mold, preferably is designed as a core package, are attached to the casting and from there into the corresponding openings of the precisely positioned cylinder crankcase form and extend.
  • This retracting and retracting can be programmed and carried out automatically, with the movement of the cooled metal quills is programmed in such a way that the extension of the sand mold depending on the casting temperature and the solidification speed is controlled in time so that no shrinking of the cylinder wall on the Metal quill and no damage to the surface of the cylinder wall.
  • the cooled metal quills according to the invention have a diameter substantially corresponding to the cylinder bore, and their length is usually about twice the cylinder bore. With these dimensions, a strong conical design of the cooled metal quills is not possible, since in the area of the smallest diameter in the mechanical processing so much metal would have to be removed that the pore-free surface layer of the cylinder surface is also removed would be missed and the purpose sought by the invention. Accordingly, the cooled metal quill are pulled out of the mold as soon as the liquid metal in this area is sufficiently solidified and shape-retaining.
  • the casting installation comprises precise guides for the core package and the metal quills and centering devices on the guide in relation to the core package.
  • These centering devices can be realized in a multi-cylinder V-motor particularly simple if the guides for the cooled metal quills sit on inclined according to the cylinder angle surfaces of the cover core.
  • a fixed casting plate 7 is disposed above a low-pressure furnace 9 filled with light metal melt 13 and connected thereto via a riser 8.
  • a casting plate designed as a core package 6 sand mold is placed in the core assembly station on the casting plate 7 and positioned there defined by means of lugs 10.
  • a receiving frame 2 can be lowered onto the core package 6, wherein arranged on the receiving frame 2 centering 11 insert into corresponding counterparts 12 on the casting plate 7, so that a defined, exact position of the core package 6 to the receiving frame. 2 is guaranteed.
  • For defined height adjustment serve the elements 17 on the receiving frame 2 and 16 on the casting plate 7, which are driven to stop.
  • the core package 6 is pressed by means of a pressure plate 14 under the action of compression springs 15 on the casting plate 7 and compared to the casting pressure, which is formed by applying the light metal melt 13 with gas pressure in the pressure-resistant low-pressure furnace 9 in the mold filling, held together.
  • the metal quills 5 are pulled out of the mold in a program-controlled manner on the basis of predetermined times and temperatures simultaneously or with a time offset. This makes it possible to provide the metal quills 5 without or only with a slight Entformungsschräge.
  • the targeted heat dissipation via the cooled metal quills achieves a rapid, directional solidification of the cylinder walls and thus achieves a good surface with low porosity.
  • the metal quillons 5 are positioned relative to the core package 6 with the cylinder bores accurately and with small tolerances, which by the positioning of the core package 6 by means of bolts 10, the centering elements 11, 12 and the elements 16, 17 for height adjustment between the casting plate 7 and the receiving means 2, the precise guidance of the metal quill 5 on the receiving frame 2, as well as in the illustrated embodiment of a cylinder crankcase of a V-engine is achieved in that the guides 4 for the metal quills 5 according to the cylinder angle on inclined surfaces of the cover core put on the core package 6 and thereby cause centering and alignment of the metal quills 5 with respect to the core package 6.

Abstract

The use of cooled metal rod(s) is claimed as core for the production of the cylinder cavity in a cylinder crankcase, cast from a light metal alloy in a sand mold and having at least one cylinder, for producing a very low porosity cylinder bearing surface suitable for application of an abrasion-resistant coating. Independent claims are included for: (1) a plant for casting a cylinder crankcase of light metal alloy in a sand mold formed as a core package (6) with: a casting plate (7), on which the core packet is positioned using cams (10); a receiving frame lowerable by a cylinder (1) and positioned using centering pieces (11, 12) and casting plate height adjusters (16, 17); and cooled metal rod(s) (5), positioned on the receiving frame in a guide (4) and insertable into opening(s) in the sand mold, as core for producing the cylinder cavity; (2) a corresponding cylinder crankcase production method, including the insertion of the metal rod(s) as core for producing the cylinder cavity, where the rods cause targeted, intensive abstraction of heat from the melt, directed pore-free solidification in the cylinder bearing surface region and good penetration through the whole wall thickness.

Description

Die Erfindung betrifft das Herstellen von Leichtmetall-Zylinderkurbelgehäusen mit einem oder mehreren Zylindern im Sandguss.The invention relates to the manufacture of light metal cylinder crankcases with one or more cylinders in sand casting.

Auf Grund des gegenüber Eisenwerkstoffen niedrigeren spezifischen Gewichts werden in Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge in großen Stückzahlen Zylinderkurbelgehäuse aus Aluminium- und/oder Magnesiumlegierungen eingesetzt. Diese werden je nach ihrer Geometrie, den Bauteilanforderungen und der Wirtschaftlichkeit mit den Verfahren: Druckguss, Schwerkraftkokillenguss, Niederdruckkokillenguss, Schwerkraftsandguss oder Niederdrucksandguss hergestellt.Due to the lower specific gravity compared to ferrous materials, cylinder crankcases made of aluminum and / or magnesium alloys are used in large numbers in internal combustion engines for motor vehicles. Depending on their geometry, component requirements and cost-effectiveness, these are produced using the following methods: die casting, gravity die casting, low pressure die casting, gravity die casting or low pressure sand casting.

Auf Grund der Eigenschaften der Aluminium- und Magnesiumgusslegierungen sind diese Werkstoffe, mit Ausnahme der übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen, ohne zusätzliche Maßnahmen nicht geeignet, eine abriebfeste Zylinderlauffläche bei Kolbenmotoren darzustellen. Deshalb werden in den meisten Fällen separate Zylinderbuchsen aus speziellen Werkstoffen, z.B. Grauguss, eingegossen oder nachträglich eingesetzt. Eine weitere Alternative stellt das Eingießen von komplexen Inserts dar. Nur durch Abguss eines Zylinderkurbelgehäuses als so genannter Monoblock aus einer übereutektischen Alsi-Legierung lassen sich ausreichend abriebfeste Zylinderlaufflächen ohne eingesetzte oder eingegossene Zylinderlaufbuchsen oder Inserts erreichen, jedoch sind diese übereutektischen Alsi-Legierungen schwierig zu vergießen und mechanisch zu bearbeiten.Due to the properties of the aluminum and magnesium casting alloys, these materials, with the exception of the hypereutectic aluminum-silicon alloys, without additional measures are not suitable to represent an abrasion-resistant cylinder surface in piston engines. Therefore, in most cases, separate cylinder liners made of special materials, eg gray cast iron, poured or used later. A further alternative is the pouring of complex inserts. Only by casting a cylinder crankcase as a so-called monoblock from a hypereutectic Alsi alloy can sufficiently abrasion-resistant cylinder running surfaces without inserted or cast Cylinder liners or inserts achieve, however, these hypereutectic Alsi alloys are difficult to shed and to machine.

Eine weitere Möglichkeit zum Erzielen geeigneter Laufflächen bietet das Beschichten der Zylinderrohre nach unterschiedlichen Verfahren, z. B. dem Lichtbogen-Drahtspritzen, wobei unterschiedliche Präparate auf die Laufflächen aufgebracht werden. Dadurch erübrigt sich das Einsetzen von Buchsen mit dem Vorteil, ein breites Spektrum an Gusslegierungen für das Gehäuse verwenden zu können.Another way to achieve suitable treads offers the coating of the cylinder tubes by different methods, eg. As the arc wire spraying, with different preparations are applied to the treads. This eliminates the need to use bushings with the benefit of being able to use a wide range of cast alloys for the housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Herstellung von Leichtmetall-Zylinderkurbelgehäusen mit einem oder mehreren Zylindern in Reihen- oder V-Anordnung im Sandgussverfahren zu ermöglichen, deren Zylinderlaufflächen nach einer Beschichtung ausreichend abriebfest sind, ohne eingegossene Zylinderlaufbuchsen oder eine abriebfeste, jedoch schwierig zu bearbeitende übereutektische AlSi-Legierung zu erfordern.The invention is based on the object to enable the production of light metal cylinder crankcases with one or more cylinders in a series or V-arrangement in the sand casting method, the cylinder surfaces are sufficiently resistant to abrasion after coating, without cast-in cylinder liners or abrasion resistant, but difficult to processing hypereutectic AlSi alloy.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird die Verwendung von wenigstens einer gekühlten Metallpinole als Kern für die Bildung des Zylinderhohlraums eines in einer Sandform gegossenen Zylinderkurbelgehäuses aus einer Leichtmetalllegierung mit wenigstens einem Zylinder zum Erzielen einer zum Aufbringen einer abriebfesten Beschichtung geeigneten Zylinderlauffläche mit sehr geringer Porosität vorgeschlagen.Based on this object, the use of at least one chilled metal quill as the core for forming the cylinder cavity of a cylinder cast alloy cylinder crankcase with at least one cylinder to provide a very low porosity cylinder surface suitable for applying an abrasion resistant coating is proposed.

Des Weiteren wird zur Lösung dieser Aufgabe eine Gießanlage zum Gießen eines Zylinderkurbelgehäuses aus einer Leichtmetalllegierung in einer als Kernpaket ausgebildeten Sandform mit einer Gießplatte, auf der das Kernpaket mittels Knaggen definiert positioniert ist, einem mittels eines Hubzylinders absenkbaren, mittels Zentrierstücken und Elementen zur Höhenjustierung an der Gießplatte definiert positionierten Aufnahmerahmen und wenigstens einer am Aufnahmerahmen in einer Führung definiert positioniert, in wenigstens eine Öffnung in der Sandform einfahrbaren, gekühlten Metallpinole als Kern für die Bildung des Zylinderhohlraums vorgeschlagen.Furthermore, to solve this problem, a casting plant for casting a cylinder crankcase made of a light metal alloy in a trained as a core package sand mold with a casting plate on which the core package is positioned defined by lugs, one lowered by means of a lifting cylinder, by means of centering and height adjustment elements on the Casting plate defined positioning frame and at least one of the receiving frame in a Guide defined positioned, in at least one opening in the sand mold retractable, cooled metal quill proposed as a core for the formation of the cylinder cavity.

Schließlich wird auch noch zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen von Zylinderkurbelgehäusen aus einer Leichtmetalllegierung mit wenigstens einem Zylinder durch Gießen in einer Sandform vorgeschlagen, bei dem wenigstens eine gekühlte Metallpinole als Kern für die Bildung des Zylinderhohlraums definiert positioniert in die Sandform eingefahren wird, die eine gezielte, intensive Wärmeabfuhr aus der Leichtmetallschmelze für eine gerichtete, möglichst porenfreie Erstarrung im Bereich der Zylinderlauffläche bei guter Durchspeisung über die gesamte Wandstärke bewirkt.Finally, a method for producing cylinder crankcases made of a light metal alloy with at least one cylinder by casting in a sand mold is also proposed to solve the problem, in which at least one cooled metal quill defined as the core for the formation of the cylinder cavity is retracted into the sand mold, which a targeted, intensive heat dissipation from the light metal melt for a directional, preferably non-porous solidification in the area of the cylinder surface with good feed across the entire wall thickness causes.

Zwar ist es bekannt, in Sandformen eine gezielte Wärmeabfuhr durch das Einformen von Kühleisen zu erreichen. Zweck dieser Kühleisen ist es, durch eine gezielte Wärmeabfuhr in Bereichen mit dicken Wandstärken eine gerichtete Erstarrung mit guter Durchspeisung über die gesamte Wandstärke zu erreichen, um eine Lunkerbildung in den Bereichen mit größeren Wandstärken zu vermeiden. Das Einformen von Kühleisen ist kompliziert und aufwändig, die Intensität der Kühlung ist durch die Geometrie und Masse der Kühleisen beschränkt, da diese die vom flüssigen Metall aufgenommene Wärme lediglich an die Sandform abgeben können, die eine schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzt. Auch das Entfernen der mit Kühleisen versehenen Kerne ist aufwändig.Although it is known to achieve in sand molds targeted heat dissipation by the molding of cooling iron. The purpose of this chill iron is to achieve a directional solidification with good feed through the entire wall thickness by targeted heat dissipation in areas with thick walls, in order to avoid voids formation in the areas with greater wall thicknesses. The molding of cooling iron is complicated and expensive, the intensity of the cooling is limited by the geometry and mass of the cooling iron, since they can deliver the heat absorbed by the liquid metal only to the sand mold, which has a poor thermal conductivity. The removal of the cores provided with cooling iron is complex.

Andererseits sind gekühlte Metallpinolen beim Druck- und Kokillenguss, die mechanisch in die Dauerform eingefahren werden, ebenfalls bekannt. Diese gekühlten Metallpinolen dienen jedoch nicht dazu, die Oberflächenqualität der sie berührenden Metallschmelze zu verbessern, sondern dienen dazu, im Gussstück Hohlräume zu schaffen und dienen somit im Wesentlichen als Gießkerne, die wie die anderen Bereiche einer Dauerform stets gekühlt sein müssen und die selbstverständlich zum Entformen des Gussstücks aus der Form herausgefahren werden müssen, wenn sie nicht in Entformungsrichtung verlaufen.On the other hand, cooled metal quills are also known in pressure and chill casting, which are mechanically retracted into the permanent mold. However, these cooled metal quillars do not serve to improve the surface quality of the molten metal touching them, but serve to create voids in the casting and thus essentially serve as casting cores, which like the other areas of a permanent mold must always be cooled and of course for demoulding of the casting must be moved out of the mold, if they do not run in Entungsungsrichtung.

Die Erfindung geht somit von der Überlegung aus, dass die bisher üblichen Sandkerne für die Zylinderhohlräume durch in die Sandform ein- und ausfahrbare, gekühlte Metallpinolen ersetzt werden, die nicht ortsfeste oder verschiebbare Bestandteile der Gussform sind, sondern die unabhängig von der Sandform, die vorzugsweise als Kernpaket ausgebildet ist, an der Gießanlage befestigt sind und von dort in die entsprechenden Öffnungen der präzise positionierten Zylinderkurbelgehäuseform ein- und ausfahren.The invention is thus based on the consideration that the usual sand cores for the cylinder cavities are replaced by in the sand mold extendable and retractable, cooled metal quills, which are not stationary or movable components of the mold, but which are independent of the sand mold, preferably is designed as a core package, are attached to the casting and from there into the corresponding openings of the precisely positioned cylinder crankcase form and extend.

Dieses Ein- und Ausfahren lässt sich programmieren und automatisch durchführen, wobei die Bewegung der gekühlten Metallpinolen in der Weise programmiert ist, dass das Ausfahren aus der Sandform in Abhängigkeit von der Gießtemperatur und der Erstarrungsgeschwindigkeit zeitlich gesteuert so erfolgt, dass kein Aufschrumpfen der Zylinderwand auf die Metallpinole und keine Beschädigung der Oberfläche der Zylinderwand eintreten.This retracting and retracting can be programmed and carried out automatically, with the movement of the cooled metal quills is programmed in such a way that the extension of the sand mold depending on the casting temperature and the solidification speed is controlled in time so that no shrinking of the cylinder wall on the Metal quill and no damage to the surface of the cylinder wall.

Dies ist bei kleinen gekühlten Metallpinolen, wie sie in der US 4,875,518 in Verbindung mit dem Niederdruck-Kokillenguss beschrieben ist, nicht notwendig, da die in das Gussstück hineinragenden Pinolenteile kleinen Durchmessers stark konisch ausgebildet sein können und daher leicht entformbar sind. Die erfindungsgemäßen gekühlten Metallpinolen haben einen Durchmesser der im Wesentlichen der Zylinderbohrung entspricht, und ihre Länge beträgt in der Regel ungefähr das Doppelte der Zylinderbohrung. Bei diesen Abmessungen ist eine stark konische Gestaltung der gekühlten Metallpinolen nicht möglich, da hierdurch im Bereich des kleinsten Durchmessers bei der mechanischen Bearbeitung so viel Metall abgetragen werden müsste, dass die porenfreie Oberflächenschicht der Zylinderlauffläche mit abgetragen würde und der mit der Erfindung angestrebte Zweck verfehlt würde. Dementsprechend werden die gekühlten Metallpinolen aus der Gießform herausgezogen, sobald das flüssige Metall in diesem Bereich ausreichend erstarrt und formhaltend ist.This is for small chilled metal quillas, as in the US 4,875,518 described in connection with the low-pressure chill casting, not necessary, since the projecting into the casting pinhole parts of small diameter can be highly conical and therefore are easily demoulded. The cooled metal quills according to the invention have a diameter substantially corresponding to the cylinder bore, and their length is usually about twice the cylinder bore. With these dimensions, a strong conical design of the cooled metal quills is not possible, since in the area of the smallest diameter in the mechanical processing so much metal would have to be removed that the pore-free surface layer of the cylinder surface is also removed would be missed and the purpose sought by the invention. Accordingly, the cooled metal quill are pulled out of the mold as soon as the liquid metal in this area is sufficiently solidified and shape-retaining.

Dabei kann das Ausfahren beim Vorhandensein von mehreren Metallpinolen, das heißt bei Mehrzylinderkurbelgehäusen, aus der Sandform gleichzeitig oder zeitlich versetzt erfolgen.In this case, the extension in the presence of several metal quills, ie in multi-cylinder crankcases, made from the sand mold simultaneously or offset in time.

Durch die gezielte, intensive Wärmeabfuhr aus der Leichtmetallschmelze für eine gerichtete, möglichst porenfreie Erstarrung im Bereich der Zylinderlaufflächen mit guter Durchspeisung über die gesamte Wandstärke und über das gesamte Gussstück werden die Erstarrungszeiten des Gussteiles insgesamt verkürzt, und entferntere Partien, zum Beispiel Lagerstühle, erhalten ebenfalls verbesserte Gefügemerkmale. Auch die Produktivität lässt sich insgesamt steigern.Due to the targeted, intensive heat removal from the light metal melt for a directed, preferably non-porous solidification in the cylinder surfaces with good feed over the entire wall thickness and over the entire casting, the solidification times of the casting are shortened overall, and distant games, for example, storage chairs, also obtained improved microstructure features. Productivity can also be increased overall.

Sehr wichtig ist es, die Sandform bezüglich der Metallpinolen genau auszurichten und die Metallpinolen mit Bezug auf die Zylinderbohrungen genau zu zentrieren. Dementsprechend umfasst die Gießanlage, wie bereits erwähnt, genaue Führungen für das Kernpaket und die Metallpinolen und Zentriereinrichtungen an der Führung gegenüber dem Kernpaket. Diese Zentriereinrichtungen lassen sich bei einem mehrzylindrigen V-Motor besonders einfach verwirklichen, wenn die Führungen für die gekühlten Metallpinolen auf entsprechend dem Zylinderwinkel geneigte Flächen des Deckkerns aufsetzen.It is very important to precisely align the sand mold with respect to the metal quills and precisely center the metal quills with respect to the cylinder bores. Accordingly, as already mentioned, the casting installation comprises precise guides for the core package and the metal quills and centering devices on the guide in relation to the core package. These centering devices can be realized in a multi-cylinder V-motor particularly simple if the guides for the cooled metal quills sit on inclined according to the cylinder angle surfaces of the cover core.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des Näheren erläutert. In der Zeichnung ist eine Gießanlage zum Gießen eines Zylinderkurbelgehäuses aus einer Leichtmetalllegierung für einen V-Motor schematisch dargestellt.The invention will be explained below with reference to an embodiment of the closer shown in the drawing. In the drawing, a casting plant for casting a cylinder crankcase made of a light metal alloy for a V-type engine is shown schematically.

Es handelt sich um eine Niederdruck-Gießanlage, jedoch ist die Erfindung gleichermaßen auch zur Anwendung in einer Schwerkraft-Gießanlage geeignet.It is a low-pressure casting plant, but the invention is equally suitable for use in a gravity casting plant.

Eine feststehende Gießplatte 7 ist oberhalb eines mit Leichtmetallschmelze 13 gefüllten Niederdruckofens 9 angeordnet und mit diesem über ein Steigrohr 8 verbunden. Auf der Gießplatte ist eine als Kernpaket 6 ausgebildete Sandform angeordnet, die in der Kernmontagestation auf die Gießplatte 7 gesetzt und dort mittels Knaggen 10 definiert positioniert wird.A fixed casting plate 7 is disposed above a low-pressure furnace 9 filled with light metal melt 13 and connected thereto via a riser 8. On the casting plate designed as a core package 6 sand mold is placed in the core assembly station on the casting plate 7 and positioned there defined by means of lugs 10.

Mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 1 lässt sich ein Aufnahmerahmen 2 auf das Kernpaket 6 absenken, wobei sich am Aufnahmerahmen 2 angeordnete Zentrierelemente 11 in entsprechende Gegenstücke 12 auf der Gießplatte 7 einfügen, so dass eine definierte, exakte Position des Kernpakets 6 zum Aufnahmerahmen 2 gewährleistet ist. Zur definierten Höheneinstellung dienen die Elemente 17 am Aufnahmerahmen 2 und 16 auf der Gießplatte 7, die auf Anschlag gefahren werden.By means of a piston-cylinder unit 1, a receiving frame 2 can be lowered onto the core package 6, wherein arranged on the receiving frame 2 centering 11 insert into corresponding counterparts 12 on the casting plate 7, so that a defined, exact position of the core package 6 to the receiving frame. 2 is guaranteed. For defined height adjustment serve the elements 17 on the receiving frame 2 and 16 on the casting plate 7, which are driven to stop.

In der dargestellten, abgesenkten Stellung des Aufnahmerahmens 2 ist das Kernpaket 6 mittels einer Druckplatte 14 unter Einwirkung von Druckfedern 15 auf die Gießplatte 7 aufgepresst und wird gegenüber dem Gießdruck, der durch Beaufschlagung der Leichtmetallschmelze 13 mit Gasdruck im druckfesten Niederdruckofen 9 bei der Formfüllung entsteht, zusammengehalten.In the illustrated, lowered position of the receiving frame 2, the core package 6 is pressed by means of a pressure plate 14 under the action of compression springs 15 on the casting plate 7 and compared to the casting pressure, which is formed by applying the light metal melt 13 with gas pressure in the pressure-resistant low-pressure furnace 9 in the mold filling, held together.

Vor dem Füllen der Form mit Metallschmelze werden am Aufnahmerahmen 2 in Führungen 4 verschiebbare gekühlte Metallpinolen 5 programmgesteuert und durch Kolben-Zylinder-Einheiten 3 betätigt in den Formhohlraum eingeführt. Nach dem Füllen der Form mit Metallschmelze und Erstarrung wenigstens der Zylinderwände werden die Metallpinolen 5 automatisch nach einem vorgegebenen Programm herausgezogen.Prior to filling the mold with molten metal slidable cooled metal buckles 5 are program-controlled and inserted by piston-cylinder units 3 introduced into the mold cavity on the receiving frame 2 in guides 4. After filling the mold with molten metal and solidification of at least the cylinder walls, the metal quills 5 are automatically pulled out according to a predetermined program.

Um eine Aufschrumpfen und eine mögliche Beschädigung an der Oberfläche der Zylinderwandung zu verhindern, werden die Metallpinolen 5 programmgesteuert auf Grund vorgegebener Zeiten und Temperaturen gleichzeitig oder zeitlich versetzt aus der Form herausgezogen. Hierdurch ist es möglich, die Metallpinolen 5 ohne oder nur mit einer geringfügigen Entformungsschräge zu versehen. Durch die gezielte Wärmeabfuhr über die gekühlten Metallpinolen wird eine rasche, gerichtete Erstarrung der Zylinderwände erreicht und somit eine gute Oberfläche mit niedriger Porosität erzielt.In order to prevent shrinkage and possible damage to the surface of the cylinder wall, the metal quills 5 are pulled out of the mold in a program-controlled manner on the basis of predetermined times and temperatures simultaneously or with a time offset. This makes it possible to provide the metal quills 5 without or only with a slight Entformungsschräge. The targeted heat dissipation via the cooled metal quills achieves a rapid, directional solidification of the cylinder walls and thus achieves a good surface with low porosity.

Durch die gezielte Wärmeabfuhr in den Gießformen mit gerichteter Erstarrung und guter Durchspeisung über die gesamte Wandstärke lassen sich die Gefügemerkmale auch in entfernteren Partien, zum Beispiel in den Lagerstühlen, verbessern und die Produktivität insgesamt steigern.The targeted heat dissipation in the molds with directional solidification and good feed over the entire wall thickness, the microstructural features in remote areas, for example in the storage chairs, improve and increase overall productivity.

Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Metallpinolen 5 gegenüber dem Kernpaket 6 mit den Zylinderbohrungen genau und mit kleinen Toleranzen positioniert werden, was durch die Positionierung des Kernpakets 6 mittels der Bolzen 10, der Zentrierelemente 11, 12 und der Elemente 16, 17 zur Höhenjustierung zwischen der Gießplatte 7 und dem Aufnahmerahme 2, der genauen Führung der Metallpinolen 5 am Aufnahmerahmen 2, sowie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Zylinderkurbelgehäuses eines V-Motors dadurch erreicht wird, dass die Führungen 4 für die Metallpinolen 5 entsprechend dem Zylinderwinkel auf geneigte Flächen des Deckkerns des Kernpakets 6 aufsetzen und dadurch ein Zentrieren und Ausrichten der Metallpinolen 5 gegenüber dem Kernpaket 6 bewirken.Essential to the invention is that the metal quillons 5 are positioned relative to the core package 6 with the cylinder bores accurately and with small tolerances, which by the positioning of the core package 6 by means of bolts 10, the centering elements 11, 12 and the elements 16, 17 for height adjustment between the casting plate 7 and the receiving means 2, the precise guidance of the metal quill 5 on the receiving frame 2, as well as in the illustrated embodiment of a cylinder crankcase of a V-engine is achieved in that the guides 4 for the metal quills 5 according to the cylinder angle on inclined surfaces of the cover core put on the core package 6 and thereby cause centering and alignment of the metal quills 5 with respect to the core package 6.

Claims (11)

Verwendung von wenigstens einer gekühlten Metallpinole als Kern für die Bildung des Zylinderhohlraums eines in einer Sandform gegossenen Zylinderkurbelgehäuses aus einer Leichtmetalllegierung mit wenigstens einem Zylinder zum Erzielen einer zum Aufbringen einer abriebfesten Beschichtung geeigneten Zylinderlauffläche mit sehr geringer Porosität.Use of at least one chilled metal quill as the core for forming the cylinder cavity of a light alloy cast cylinder crankcase having at least one cylinder to provide a very low porosity cylinder liner suitable for applying an abrasion resistant coating. Verwendung von gekühlten Metallpinolen nach Anspruch 1, die sich programmierbar automatisch in die Sandform ein- und daraus herausführen lassen.Use of chilled metal quills according to claim 1, which can be programmably automatically in the sand mold and lead out of it. Verwendung von gekühlten Metallpinolen nach Anspruch 2, deren Bewegung in der Weise programmiert ist, dass das Ausfahren aus der Sandform in Abhängigkeit von der Gießtemperatur und der Erstarrungsgeschwindigkeit zeitlich gesteuert so erfolgt, dass kein Aufschrumpfen der Zylinderwand auf die Metallpinole und keine Beschädigung der Oberfläche der Zylinderwand eintreten.Use of chilled metal quills according to claim 2, whose movement is programmed in such a way that the extension out of the sand mold in dependence on the casting temperature and the solidification rate is controlled in time so that no shrinking of the cylinder wall on the metal quill and no damage to the surface of the cylinder wall enter. Verwendung von gekühlten Metallpinolen nach Anspruch 3, wobei das Ausfahren mehrerer Metallpinolen aus der Sandform gleichzeitig oder zeitlich versetzt erfolgt.Use of cooled metal quills according to claim 3, wherein the extension of several metal quills from the sand mold takes place simultaneously or with a time offset. Verwendung von gekühlten Metallpinolen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei denen Mittel zum positionsgenauen Führen der Sandform auf der Gießanlage vorgesehen sind.Use of cooled metal quills according to one of Claims 1 to 5, in which means are provided for positionally accurate guiding of the sand mold on the casting installation. Gießanlage zum Gießen eines Zylinderkurbelgehäuses aus einer Leichtmetalllegierung in einer als Kernpaket (6) ausgebildeten Sandform mit einer Gießplatte (7), auf der das Kernpaket (6) mittels Knaggen (10) definiert positioniert ist, einem mittels eines Hubzylinders (1) absenkbaren, mittels Zentrierstücken (11, 12) und Elementen (16, 17) zur Höhenjustierung der Gießplatte (7) definiert positionierten Aufnahmerahmen (2) und wenigstens einer am Aufnahmerahmen (2) in einer Führung (4) definiert positionierten, in wenigstens eine Öffnung in der Sandform einfahrbaren, gekühlten Metallpinole (5) als Kern für die Bildung des Zylinderhohlraums.Casting system for casting a cylinder crankcase made of a light metal alloy in a core mold (6) formed sand mold with a casting plate (7) on which the core package (6) by means of lugs (10) is defined, one by means of a lifting cylinder (1) lowered by means of Centering pieces (11, 12) and elements (16, 17) for the height adjustment of the pouring plate (7) are positioned in a defined position receiving frame (2) and at least one on the receiving frame (2) in a guide (4) positioned in at least one opening in the sand mold Retractable, cooled metal quill (5) as a core for the formation of the cylinder cavity. Gießanlage nach Anspruch 6, mit Zentriereinrichtungen an der Führung (4) gegenüber dem Kernpaket (6).Casting installation according to claim 6, with centering devices on the guide (4) relative to the core package (6). Gießanlage nach Anspruch 6 oder 7 mit mehreren gekühlten Metallpinolen (5) für einen mehrzylindrigen V-Motor, bei der die Führung (4) für die gekühlten Metallpinolen (5) auf entsprechend dem Zylinderwinkel geneigten Flächen des Deckkerns aufsetzen und die Zentriereinrichtungen bilden.Casting installation according to Claim 6 or 7, having a plurality of cooled metal quills (5) for a multicylinder V-type engine, in which the guide (4) for the cooled metal quills (5) rest on surfaces of the cover core inclined in accordance with the cylinder angle and form the centering devices. Verfahren zum Herstellen von Zylinderkurbelgehäusen aus einer Leichtmetalllegierung mit wenigstens einem Zylinder durch Gießen in einer Sandform, bei dem wenigstens eine gekühlte Metallpinole als Kern für die Bildung des Zylinderhohlraums definiert positioniert in die Sandform eingefahren wird, die eine gezielte, intensive Wärmeabfuhr aus einer Leichtmetallschmelze für eine gerichtete, möglichst porenfreie Erstarrung im Bereich der Zylinderlauffläche mit guter Durchspeisung über die gesamte Wandstärke bewirkt.A method of manufacturing cylinder head casings from a light metal alloy with at least one cylinder by casting in a sand mold in which at least one chilled metal spindle is defined as core for the formation of the cylinder cavity positioned retracted into the sand mold which provides targeted, intensive heat removal from a light metal melt for a directional, as free as possible pore-free solidification in the area of the cylinder surface with good feed over the entire wall thickness causes. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die wenigstens eine gekühlte Metallpinole programmierbar automatisch in die Sandform hinein- und daraus herausgefahren wird.The method of claim 9, wherein the at least one cooled metal quill is programmably automatically indexed into and out of the sand mold. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das Ausfahren aus der Sandform in Abhängigkeit von der Gießtemperatur und der Erstarrungsgeschwindigkeit zeitlich gesteuert so erfolgt, dass kein Aufschrumpfen der Zylinderwand auf die Metallpinole und keine Beschädigung der Zylinderlauffläche eintreten.The method of claim 9 or 10, wherein the extension of the sand mold in dependence on the casting temperature and the solidification rate controlled in time so that no shrinkage of the cylinder wall on the metal quill and no damage to the cylinder surface occur.
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