EP2399692A1

EP2399692A1 - Dauergießform zum Gießen von Gussstücken aus einer Metallschmelze

Info

Publication number: EP2399692A1
Application number: EP11171279A
Authority: EP
Inventors: Rolf Dr. Gosch
Original assignee: Nemak Linz GmbH
Current assignee: Nemak Linz GmbH
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2031-06-24
Also published as: DE102010025285A1; EP2399692B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dauergießform zum Gießen eines Gussteils aus einer Metallschmelze, wobei die Dauergießform (1) aus mindestens zwei den Formhohlraum (7) der Dauergießform (1) gegenüber der Umgebung (U) abgrenzenden Dauergießformteilen (4-6) zusammengesetzt ist, welche beim Entformen des Gussteils unzerstört erhalten bleiben. Um mit einer solchen Dauergießform ein komplex geformtes Bauteil, wie einen Zylinderkopf mit einem daran einstückig angegossenen Turbolader-Gehäuse, in großen Stückzahlen betriebssicher und kostengünstig gießtechnisch fertigen zu können, schlägt die Erfindung vor, dass an der Dauergießform (1) eine Öffnung (13) ausgebildet ist, an die ein Formpaket (21) angeschlossen ist, das aus einem beim Entformen des Gussteils zerbrechenden Material besteht und einen Formhohlraumabschnitt (26) umgibt, der mit dem Formhohlraum (7) der Dauergießform (1) verbunden ist, so dass in den Formhohlraum (7) der Dauergießform (1) gefüllte Schmelze in die Formhohlraumabschnitte (26) des Formpakets (21) gelangt und umgekehrt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dauergießform zum Gießen eines Gussteils aus einer Metallschmelze, die aus mindestens zwei den Formhohlraum der Dauergießform gegenüber der Umgebung abgrenzenden Dauergießformteilen zusammengesetzt ist, welche beim Entformen des Gussteils unzerstört erhalten bleiben. Dauergießformen dieser Art, in der Fachsprache auch "Gießkokillen" genannt, werden beispielsweise in der Großserienproduktion eingesetzt, um Zylinderköpfe für Verbrennungsmotoren aus einer Aluminiumschmelze zu gießen.
Neue Konzepte für Verbrennungsmotoren aber auch andere Anwendungen aus Bereichen, bei denen eine kosteneffiziente gießtechnische Fertigung von Großserienprodukten gefordert wird, sehen vor, dass üblicherweise separat vorgefertigte, an einer Kernkomponente des jeweiligen Produkts befestigte Funktionsteile, die zusätzliche für die Funktion des jeweiligen Produkts erforderliche Aufgaben übernehmen, zukünftig direkt an die jeweilige Kernkomponente angegossen werden.
Ein Beispiel für eine solche Integration eines Funktionsteils in ein Gussteil ist aus der EP 2 143 922 A1 bekannt. Aus dieser Veröffentlichung geht ein Zylinderkopf für einen von einem Turbolader aufgeladenen Verbrennungsmotor mit mindestens zwei Zylindern hervor, bei dem an die Abgasauslässe des Zylinderkopfs Abgasleitungen angeschlossen sind, die innerhalb des Zylinderkopfes zu einer Gesamtabgasleitung zusammengeführt werden, und bei dem der Zylinderkopf, der Abgaskrümmer und zumindest Teile des Turboladers bzw. Teile des ein- oder mehrteiligen Turboladergehäuses in einem Stück gegossen sind. Der Vorteil dieser integrierten gießtechnischen Ausgestaltung von Zylinderkopf und Teilen des Turboladers wird dabei darin gesehen, dass der Turbolader sehr nahe an den Auslassventilen des Zylinderkopfes angeordnet ist, so dass die wärmeabgebende Fläche und das Volumen der Kanäle vom Zylinder zum Turbolader deutlich reduziert sind. Dies hat zur Folge, dass das Abgas auf seinem Weg zum Turbolader nur vergleichbar geringe Strömungsverluste erleidet, wodurch ein schnelleres Ansprechen des Turboladers z. B. bei Lastwechseln erreicht werden soll. Indem das Gehäuse des Turboladerkrümmers zumindest abschnittsweise gekühlt wird, wird eine Absenkung der Abgastemperaturen erreicht, so dass trotz der engen Anbindung des Turboladers an den Auslass des Zylinderkopfes seine thermische Überlastung sicher vermieden wird.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine Möglichkeit schaffen, ein komplex geformtes Bauteil, wie es ein Zylinderkopf mit einem nach Art des voranstehenden Zylinderkopfdesigns angegossenen Turbolader-Gehäuse darstellt, in großen Stückzahlen betriebssicher und kostengünstig gießtechnisch zu fertigen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Dauergießform mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
In Übereinstimmung mit dem eingangs erläuterten Stand der Technik ist eine erfindungsgemäße Dauergießform zum Gießen eines Gussteils aus einer Metallschmelze aus mindestens zwei Dauergießformteilen zusammengesetzt, die den Formhohlraum der Dauergießform gegenüber der Umgebung abgrenzen. Die Dauergießformteile zeichnen sich dabei dadurch aus, dass sie beim Entformen des Gussteils nicht zerstört werden, sondern erhalten bleiben und dementsprechend für viele Gießdurchläufe wiederverwendet werden können. Selbstverständlich können auch bei einer erfindungsgemäßen Dauergießform innerhalb des Formhohlraums wie üblich Gießkerne oder Formteile positioniert sein, die in Folge von gezielter mechanischer Krafteinwirkung oder der während des Gießens auftretenden thermischen Spannungen in viele rieselfähige Einzelteile zerfallen. Gießkerne dieser Art werden beispielsweise in Dauergießformen dann benötigt, wenn innerhalb des jeweiligen Gussteils Kanäle, Hohlräume etc. auszubilden sind.
Erfindungsgemäß ist nun an der Dauergießform eine Öffnung vorgesehen, an die ein Formpaket angeschlossen ist. Dieses Formpaket besteht erfindungsgemäß aus einem beim vollständigen Entformen des Gussteils zerbrechenden Material und umgibt einen Formhohlraumabschnitt. Der von dem Formpaket umgebene Formhohlraumabschnitt steht dabei in Verbindung mit dem Formhohlraum der Dauergießform, so dass in den Formhohlraum der Dauergießform gefüllte Schmelze in den Formhohlraumabschnitt des Formpakets gelangt und umgekehrt.
Erfindungsgemäß ist also die Dauergießform um ein Formpaket ergänzt, das für sich gesehen nach Art einer verlorenen Gießform ausgebildet ist und für jeden Gießvorgang neu erstellt wird. Der besondere Vorteil der Verwendung eines solchen Formpakets besteht darin, dass es mit einem solchen Formpaket ohne weiteres möglich ist, auch komplexe, mit Hinterschneidungen und filigranen Formelementen, wie engen, spiralförmigen Kühl- und Gaskanälen etc., versehene Gehäuseformen herzustellen.
Die Zerstörbarkeit und die nach der Entformung des Gussteils gegebene Rieselfähigkeit des Formstoffs, aus dem das Formpaket hergestellt ist, erlauben dabei trotz der engen räumlichen Verhältnisse auf einfache Weise eine störungsfreie Entformung des gesamten Gussteils. Die Erfindung kombiniert dementsprechend die Vorteile einer Dauergießform mit den Vorteilen eines als verlorene Gießform ausgebildeten Formpakets. Da das Volumen des von dem Formpaket jeweils abgebildeten Funktionsteils klein gegenüber dem Volumen ist, das im von den Dauerformteilen umgebenen Formhohlraum abgebildet wird, ist auch der für die Herstellung des Formpakets in Kauf zu nehmende Aufwand im Verhältnis zu den Vorteilen, die durch die erfindungsgemäße Gestaltung einer Gießform erzielt werden, gering.
Mit einer erfindungsgemäßen Gießform steht daher eine betriebssicher und kostengünstig nutzbare Möglichkeit der gießtechnischen Herstellung eines komplex geformten Bauteils zur Verfügung, die sich insbesondere zur großtechnischen Fertigung von Gussteilen in großer Stückzahl eignet.
Um eine einwandfreie Anbindung des Formpakets an die Dauerformteile der Dauergießform zu gewährleisten, können die dem Formpaket zugeordneten Teile der Dauergießform und das Formpaket so ausgestaltet sein, dass bei fertig zusammengesetzter Dauergießform das Formpaket an einer Außenfläche der Dauergießform anliegt. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass bei an den zugeordneten Dauergießformteilen anliegendem Formpaket der zwischen den Dauergießformteilen und dem Formpaket unvermeidbar vorhandene Fügespalt auf einfache Weise so ausgebildet werden kann, dass auch im Fall einer Betriebsstörung ein Austritt von Metallschmelze aus der Dauergießform sicher verhindert ist.
Zur Abdichtung des zwischen der Dauergießform und dem Formpaket vorhandenen Fügespalts kann eine separate Dichtung vorgesehen sein. Diese kann beispielsweise auch so angeordnet sein, dass sie zwischen der Umfangswand der Öffnung, die dem Formpaket zugeordnet ist, und einer korrespondierenden Fläche des Formpakets wirkt.
Um die ordnungsgemäße Ausrichtung des Formpakets an dem zugeordneten Formteil oder den zugeordneten Formteilen zu erleichtern, können an dem Formpaket mindestens ein erstes Formelement und an mindestens einem der Dauergießformteile ein korrespondierend zu dem ersten Formelement geformtes zweites Formelement ausgebildet sein, das formschlüssig mit dem Formelement des Formpakets zusammenwirkt. Die betreffenden nach Art von Kernmarken wirkenden Formelemente können dabei so ausgebildet sein, dass sie nicht nur die Lage des Formpakets in Bezug auf die Dauerformteile festlegen, sondern auch einen verliersicheren Halt des Formpakets an den zugeordneten Dauerformteilen sicherstellen.
Ebenso kann es zur einwandfreien Ausrichtung des Formpakets beitragen, wenn die dem Formpaket zugeordnete Öffnung der Dauergießform sich mindestens abschnittsweise ausgehend vom Formhohlraum der Dauergießform in Richtung der Außenfläche der Dauergießform erweitert. In den sich erweiternden Abschnitten ist die Öffnung dann nach Art eines Trichters so ausgebildet, dass das in die Öffnung eingesetzte Formpaket bei seiner Montage an den an ihm anliegenden Flächen der sich erweiternden Abschnitte selbsttätig ausgerichtet wird. Zu diesem Zweck kann der Randbereich, der die dem Formpaket zugeordnete Öffnung umgibt, mindestens abschnittsweise konisch in Richtung des Formhohlraums der Dauergießform zulaufend oder nach Art einer Kehle ausgebildet sein.
Weiter unterstützt werden kann die lagerichtige Positionierung des Formpakets an der zugeordneten Öffnung der erfindungsgemäßen Dauergießform dadurch, dass das Formpaket an einem die Dauergießform haltenden Bock abgestützt ist.
Das das anzugießende Funktionselement abbildende Formpaket wird typischerweise aus zwei oder mehreren Formteilen oder Formkernen zusammengesetzt sein. Im Fall, dass die erfindungsgemäße Dauergießform zum Gießen eines Zylinderkopfs für einen Verbrennungsmotor bestimmt ist, kann beispielsweise das Formpaket ein Funktionsteil abbilden, das bei fertig gegossenem Zylinderkopf einstückig mit dem Zylinderkopf verbunden ist und mindestens einen Kanal aufweist, der unterbrechungsfrei mit einem Kanal des Zylinderkopfs verbunden ist. Bei einem solchen Funktionsteil kann es sich beispielsweise um das Gehäuse oder ein Gehäuseteil eines Turboladers handeln. In diesem Fall kann das Formpaket beispielsweise Formteile, durch die die äußere Gestalt des Gehäuses oder Gehäuseteils bestimmt ist, und Formkerne umfassen, die den Abgaskanal sowie einen gegebenenfalls zusätzlich vorgesehenen Kühlflüssigkeitskanal in dem Gehäuse abbilden. Das Formpaket umfasst dann einen ersten Formkern, der einen mit dem Wassermantel des zu gießenden Zylinderkopfs verbundenen Wasserkanal des Funktionsteils abbildet, und einen zweiten Formkern, der einen mit einem Abgas führenden Kanal des Zylinderkopfs verbundenen Abgaskanal abbildet.
Eine Dauergießform, die in erfindungsgemäßer Weise um ein Formpaket, das aus einem beim Entformen in viele Einzelteile zerfallenden Formstoff hergestellt ist, ergänzt ist, eignet sich insbesondere zur Erzeugung von Gussteilen aus einer Leichtmetallschmelze, insbesondere einer Aluminiumschmelze, da sich gerade bei Verwendung solcher Leichtmetallschmelzen die Vorteile des Kokillengusses in Kombination mit den Vorteilen des Formpaketgusses nutzen lassen, um beispielsweise komplexe Zylinderkopfkonstruktionen für Verbrennungsmotoren herstellen zu können, welche eine einerseits optimale Funktionsintegration und andererseits eine Minimierung der Produktionskosten ergeben.
Grundsätzlich eignen sich für die Herstellung der Teile eines erfindungsgemäß eingesetzten Formpakets alle Materialien, die für die beim Gießen auftretenden hohen Temperaturen geeignet sind, unter gezielter Einwirkung einer Kraft beim Entformen in ausreichend kleine Teile zerfallen und gleichzeitig die jeweiligen Formelemente des zu gießenden Funktionsteils mit ausreichender Genauigkeit abbilden. In dieser Hinsicht bewährt sind sandartige, mit einem Binder vermischte Formstoffe, die im Stand der Technik bereits erfolgreich für die Herstellung von verlorenen Formen für das Gießen von Gussteilen aus Metallschmelzen, insbesondere Leichtmetallschmelzen, eingesetzt werden.
Um die gegebenenfalls auf das Gießen folgende mechanische Bearbeitung des in der erfindungsgemäßen Gießform abgegossenen Gussteils zu erleichtern, kann an der Gießform mindestens ein Formelement zum Abbilden eines Erstaufnahmepunkts an dem Gussteil vorgesehen sein. Ein Erstaufnahmepunkt oder mehrere solcher Erstaufnahmepunkte werden insbesondere bei der automatisierten spanenden Bearbeitung als Ausgangspunkt für die Vermessung der Geometrie des jeweiligen Gussteils genutzt. Die Erstaufnahmepunkte legen dabei die "Nullpunkte" für die Ausrichtung des Bearbeitungswerkzeugs bzw. des jeweils zu bearbeitenden Werkstücks in x-, y- und z- Richtung fest.
Ergibt sich nun, dass der in dem zerstörbaren Formpaket abgebildete Abschnitt des Gussteils einer besonderen Bearbeitung unterzogen werden muss, an die besondere Anforderungen beispielsweise hinsichtlich der Geometrie, insbesondere der lagerichtigen Positionierung der jeweiligen Bearbeitungsabschnitte, gestellt werden, so kann es zweckmäßig sein, wenn an der Gießform ein zusätzliches Formelement vorgesehen ist, welches an dem in dem Formpaket abgebildeten Abschnitt des Gussteils einen zusätzlichen Erstaufnahmepunkt abbildet. Dieser zusätzliche Erstaufnahmepunkt kann die Grundlage für ein zusätzliches Bezugssystem bilden, das unabhängig ist von dem Bezugssystem, welches auf der an dem Gussteil allgemein vorgesehenen Erstaufnahme basiert. Besonders vorteilhaft erweist sich diese Möglichkeit, wenn in dem Formpaket ein Abgasturboladerturbinengehäuse abgebildet wird, dessen Montagefläche und die bearbeiteten Funktionsgeometrien für den zu montierenden Turbolader eine mit äußerster Genauigkeit durchgeführte mechanische Bearbeitung erfordert. Vorteilhaft ist es deshalb, wenn an dem in dem erfindungsgemäß an der Dauergießform angeordneten Formpaket abgebildeten Abschnitt des Gussteils ein eigenes Erstaufnahmekoordinatensystem vorhanden ist, das sich zwar an den Standarderstaufnahmepunkten orientieren kann, dann aber separat nur für die Bearbeitung des jeweiligen Gussteilabschnitts nutzbar ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1 eine Dauergießform zum Gießen eines Zylinderkopfs für einen Verbrennungsmotor in perspektivischer Ansicht;
Fig. 2 einen Ausschnitt der Dauergießform gemäß Fig. 1 in einem Schnitt entlang der in Fig. 1 angedeuteten Schnittlinie X-X.

Die Dauergießform 1 ist auf einer Trägerplatte 2 montiert. Die Trägerplatte 2 ist beispielsweise auf einem nicht dargestellten Transportsystem angeordnet, welches die Dauergießform 1 zu einer hier ebenfalls nicht gezeigten Gießstation transportiert.
Die Dauergießform 1 ist aus einem üblicherweise aus Formsand hergestellten Formteil 3 sowie aus mehreren Dauergießformteilen zusammengesetzt, von denen hier die Dauergießformteile 4,5,6 sichtbar sind. Dabei bildet das Formteil 3 den Deckel, das Dauergießformteil 4 eine erste Seitenwand, das Dauergießformteil 6 eine zweite Seitenwand und das Dauergießformteil 5 einen Boden der Dauergießform 1. Die Dauergießformteile der Dauergießform 1 können in bekannter Weise aus einem geeigneten Stahl bestehen, der so hochtemperatur- und verschleißbeständig ist, dass die Dauergießformteile für eine große Zahl von Gießvorgängen wiederverwendet werden können.
Die Dauergießformteile der Dauergießform 1 umgrenzen einen Formhohlraum 7 der Dauergießform 1 gegenüber der Umgebung U und weisen auf ihrer dem Formhohlraum 7 zugeordneten Seite Formelemente 8,9 auf, durch die die äußere Gestalt des zu gießenden Zylinderkopfes abgebildet wird.
Um die innerhalb des zu gießenden Zylinderkopfes erforderlichen Hohlräume und Kanäle abzubilden, sind in dem Formhohlraum 7 der Dauergießform 1 eine größere Zahl von Formkernen eingelegt, von denen in Fig. 2 die Formkerne 10,11,12 sichtbar sind. Der Formkern 10 bildet bei der in Fig. 2 dargestellten Position der Dauergießform 1 den oberen Bereich des Wassermantelkanals des zu gießenden Zylinderkopfes ab, während der Formkern 11 den unteren Teil dieses Wassermantelkanals abformt. Der mit Abstand zwischen den Formkernen 10,11 angeordnete Formkern 12 bildet dagegen einen in den zu gießenden Zylinderkopf integrierten Abgaskanal ab, durch den entsprechend der in der EP 2 143 926 A1 beschriebenen Entwicklung die Abgasauslässe des zu gießenden Zylinderkopfes gemeinsam zu einer Auslassöffnung geführt sind.
In das die eine Seitenwand der Dauergießform 1 bildende Dauergießformteil 5 ist ausgehend von dem Rand, der dem den Deckel der Dauergießform 1 bildenden Formteil 3 zugeordnet ist, eine Öffnung 13 eingeformt, die sich in Richtung des gegenüberliegenden Rands erstreckt. Die Formkerne 10,11,12 sind jeweils so gestaltet, dass sie an der Öffnung 13 enden bzw. in die Öffnung 13 der Dauergießform 1 vorstehen.
Die Breite der Öffnung 13 ist gleichzeitig so bemessen, dass sie einen Vorsprung 20 eines Formpakets 21 aufnimmt, das an der Außenseite des Dauergießformteils 6 angeordnet ist. Dieser Vorsprung 20 des Formpakets 21 füllt die Öffnung 13 der Dauergießform 1 vollständig aus und liegt mit seinen seitlich über den Vorsprung 20 hinausgehenden, dem Dauerformteil 6 zugeordneten Wandflächen dicht an der Außenfläche des Dauerformteils 6 an.
Das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in vertikaler Richtung geteilte Formpaket 21 ist aus mehreren Formteilen 22,23 und Formkernen 24,25 zusammengesetzt, die in an sich bekannter Weise jeweils aus einem an sich ebenfalls bekannten, mit einem geeigneten Binder vermischten Formsand hergestellt sind.
Das Formteil 22 bildet die eine Hälfte des im zusammengesetzten Zustand blockförmigen Formpakets 21, während die andere Hälfte des Formpakets 21 durch das Formteil 23 gebildet ist. Die Formteile 22,23 umschließen einen Formhohlraumabschnitt 26, in dem die Formkerne 24,25 angeordnet sind und der im Bereich der Stirnseite des in der Öffnung 13 der Dauergießform 1 sitzenden Vorsprungs 20 zum von den Dauergießformteilen 4-6 begrenzten Formhohlraum 7 geöffnet ist.
Das Formpaket 21 dient zum zeitgleichen einstückigen Angießen eines Gehäuses für einen abgasbetriebenen, mit einer Wasserkühlung versehenen Turbolader an den in der Dauergießform 1 zu gießenden Zylinderkopf. Der eine Formkern 24 des Formpakets 21 bildet einen Wassermantelkanal des zu gießenden Gehäuses ab. Dazu weist der Formkern 24 eine nach Art einer Spirale oder einer Schnecke gekrümmte Form auf. Das bei der Darstellung in Fig. 2 untere Ende 27 des Formkerns 24 ist dazu so positioniert und geformt, dass dieses Ende bei an dem Dauergießformteil 6 sitzendem Formpaket 21 mit seiner Stirnfläche vollflächig bündig und positionsgenau an der ihm zugeordneten Stirnfläche des Formkerns 11 anliegt, der den unteren Teil des Wassermantels des zu gießenden Zylinderkopfes abbildet.
Ausgehend von diesem Ende 27 läuft der Formkern 24 in einer enger werdenden Spirale nach oben. An seinem bei der Darstellung in Fig. 2 oberen, das innere Ende der durch den Formkern 24 gebildeten Spirale darstellenden Endabschnitt 28 ist ein in Richtung des Formhohlraums 7 vorstehender Vorsprung 29 ausgebildet. Dessen Stirnfläche ist wiederum so positioniert und geformt, dass sie bei an dem Dauergießformteil 6 sitzendem Formpaket 21 vollflächig bündig und positionsgenau an der ihm zugeordneten Stirnfläche des Formkerns 10 anliegt, der den bei der Darstellung gemäß Fig. 2 oberen Teil des Wassermantels des zu gießenden Zylinderkopfes abbildet.
Der zweite Formkern 25 des Formpakets 21 bildet einen im praktischen Einsatz heißes Abgas führenden Abgaskanal ab und sitzt in dem von dem Formkern 24 umgrenzten Raum und weist ebenfalls eine schneckenartige Form auf. Sein bei der Darstellung in Fig. 2 unterer Endabschnitt 30 ist dabei so positioniert und ausgeformt, dass seine Stirnfläche vollflächig bündig an der ihr zugeordneten Stirnfläche des Formkerns 12 anliegt, der den integrierten Abgaskanal des zu gießenden Zylinderkopfes abbildet. Ausgehend von dem unteren Endabschnitt 30 geht der Formkern 25 der Kontur des Formkerns 24 folgend in einen an seinem anderen Ende ausgebildeten, zapfenförmigen Vorsprung 31 über, dessen Längsachse L sich üblicherweise parallel zur ebenen Außenfläche des Dauergießformteil 6 erstreckt. Der Vorsprung 31 sitzt mit seinem freien Ende formschlüssig in einer entsprechend geformten, hier nicht sichtbaren Ausnehmung des Formteils 22 und bildet an dem zu gießenden Gehäuse eine Auslassöffnung ab, die später das Laufrad des Turboladers aufnehmen kann.
Sowohl zwischen den den Formhohlraumabschnitt 26 begrenzenden Innenflächen 32 der Formteile 22,23 und der ihnen zugewandten äußeren Fläche 34 des Formkerns 24 als auch zwischen der inneren, dem Formkern 25 zugewandten Fläche 35 des Formkerns 24 und der dem Formkern 24 zugewandten Umfangsfläche 36 besteht jeweils durchgehend ein im Wesentlichen konstanter Abstand. Dementsprechend ist in dem Formholraumabschnitt 26 des Formpakets 21 ein erster spiralförmiger äußerer Kanal 37 und getrennt davon ein zweiter ebenfalls spiralförmiger innerer Kanal 38 gebildet. Beide Kanäle 37,38 sind bei an dem Dauergießformteil 6 montiertem Formpaket 21 mit ihrem einen wie mit ihrem anderen Ende jeweils unterbrechungsfrei mit einem freien, nicht durch Formkerne besetzten Bereich des Formhohlraums 7 der Dauergießform 1 verbunden.
Wird der Formhohlraum 7 der Dauergießform 1 in an sich bekannter Weise über ein hier nicht gezeigtes Gießsystem mit Aluminiumschmelze gefüllt, so strömt die Schmelze bei Erreichen eines bestimmten Füllniveaus unterbrechungsfrei auch in die Kanäle 37,38 des Formpakets 21, bis diese ebenfalls vollständig gefüllt sind.
Nach dem Erstarren der Schmelze und Entformen des dann fertig gegossenen, hier nicht dargestellten Zylinderkopfes bildet das in dem äußeren Kanal 38 erstarrte Leichtmetall dementsprechend die äußere Wand des einstückig an den Zylinderkopf angegossenen Gehäuses für den Turbolader, während das im Kanal 37 erstarrte Material den durch den Formkern 24 abgebildeten Wassermantel des Turbolader-Gehäuses gegenüber dem durch den Formkern 25 abgebildeten Abgaskanal des Turboladers abgrenzt.
Die Entformung des an den Zylinderkopf angegossenen Turbolader-Gehäuses erfolgt in an sich bekannter Weise dadurch, dass die Formteile 22,23 und die Formkerne 24,25 durch Einwirkung äußerer Kräfte zerstört werden. Dies kann beispielsweise durch Rütteln des Zylinderkopfes erfolgen, wie es üblicherweise durchgeführt wird, um die im Formhohlraum 7 sitzenden Formkerne 10 - 12 zu zerstören und aus dem fertigen Zylinderkopf ausrieseln zu lassen.
Um eine passgenaue, lagerichtige Ausrichtung des Formpakets 21 in der Öffnung 13 und an dem Dauergießformteil 6 sowie eine eindeutige lagerichtige Zuordnung der Formkerne 10-12 und 24,25 zu gewährleisten, können an den betreffenden Teilen Formelemente, wie Vorsprünge 39 und korrespondierend geformte Ausnehmungen 40 ausgebildet sein, die bei zusammengesetzter Dauergießform 1 formschlüssig zusammenwirken und so gewährleisten, dass die einander zugeordneten Teile auch unter den beim Gießvorgang oder beim Transport der Dauergießform 1 auftretenden Kräften ihre Position beibehalten.
Die lagerichtige Ausrichtung des Formpakets 21 an dem Dauergießformteil 6 bzw. in der Öffnung 13 kann darüber hinaus auch dadurch unterstützt werden, dass die die Öffnung 13 umgebenden Randflächenabschnitte zumindest im Bereich des in Fig. 2 unteren Randabschnitts 14 ausgehend von ihrer dem Formhohlraum 7 zugeordneten Kante in Richtung der Außenfläche des Dauergießformteils 6 so angeschrägt ist, dass sich die Öffnung 13 zumindest in diesem Bereich in Richtung der Umgebung U nach Art eines Trichters erweitert, die Öffnung 13 sich in Richtung des Formhohlraums 7 also konisch zulaufend verengt. Indem der dem derart angeschrägten Abschnitt der Randfläche 14 zugeordnete Flächenabschnitt des Vorsprungs 20 des Formpakets 21 in entsprechender Weise angeschrägt ist, zentriert sich das Formpaket 21 in seiner fertig an dem Dauergießformteil 6 positionierten Stellung zumindest in Richtung der Höhe der Dauergießform 1 selbsttätig.
Auf der Tragplatte 2 ist das Formpaket 21 durch einen Bock 41 abgestützt. Alternativ kann in die Tragplatte 2 in konventioneller Weise eine Kernmarke eingeformt sein, an der das Formpaket 21 hinsichtlich seiner Lage relativ zum zugeordneten Dauergießformteil 6 formschlüssig fixiert ist.

BEZUGSZEICHEN

1: Dauergießform
2: Trägerplatte
3: Formteil
4-6: Dauergießformteile
7: Formhohlraum
8,9: auf der dem Formhohlraum 7 zugeordneten Seite der Dauergießformteile ausgebildete Formelemente
10-12: Formkerne
13: Öffnung
14: Randfläche der Öffnung 13
20: Vorsprung
21: Formpaket
22,23: Formteile
24,25: Formkerne
26: Formhohlraumabschnitt
27: Ende des Formkerns 24
28: Endabschnitt des Formkerns 24
29: an den Endabschnitt 28 angeformter Vorsprung des Formkerns 24
30: Endabschnitt des Formkerns 25
31: Vorsprung des Formkerns 25
32: Innenflächen der Formteile 22,23
34: äußere Fläche des Formkerns 24
35: innere Fläche des Formkerns 24
36: Umfangsfläche des Formkerns 25
37: Kanal des Formpakets 21
38: Kanal des Formpakets 21
39: Vorsprünge
40: Ausnehmungen
41: Bock

L: Längsachse
U: Umgebung

Claims

Dauergießform zum Gießen eines Gussteils aus einer Metallschmelze, wobei die Dauergießform (1) aus mindestens zwei den Formhohlraum (7) der Dauergießform (1) gegenüber der Umgebung (U) abgrenzenden Dauergießformteilen (4-6) zusammengesetzt ist, welche beim Entformen des Gussteils unzerstört erhalten bleiben, dadurch gekennzeichnet, dass an der Dauergießform (1) eine Öffnung (13) ausgebildet ist, an die ein Formpaket (21) angeschlossen ist, das aus einem beim Entformen des Gussteils zerbrechenden Material besteht und einen Formhohlraumabschnitt (26) umgibt, der mit dem Formhohlraum (7) der Dauergießform (1) verbunden ist, so dass in den Formhohlraum (7) der Dauergießform (1) gefüllte Schmelze in die Formhohlraumabschnitte (26) des Formpakets (21) gelangt und umgekehrt.
Dauergießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formpaket (21) an einer Außenfläche der Dauergießform (1) anliegt.
Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Formpaket (21) mindestens ein erstes Formelement (39) und an mindestens einem der Dauergießformteile (4-6) ein korrespondierend zu dem ersten Formelement (39) geformtes zweites Formelement (40) ausgebildet ist, das formschlüssig mit dem Formelement (39) des Formpakets (21) zusammenwirkt.
Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die dem Formpaket (21) zugeordnete Öffnung (13) sich mindestens abschnittsweise ausgehend vom Formhohlraum (7) der Dauergießform (1) in Richtung der Außenfläche der Dauergießform (1) erweitert.
Dauergießform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (14), der die dem Formpaket (21) zugeordnete Öffnung (13) umgibt, mindestens abschnittsweise konisch in Richtung des Formhohlraums (7) der Dauergießform (1) zulaufend oder nach Art einer Kehle ausgebildet ist.
Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formpaket (21) aus einem sandartigen, mit einem Binder vermischten Formstoff geformt ist.
Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formpaket (21) aus zwei oder mehr Formteilen (22,23) oder Formkernen (24,25) zusammengesetzt ist.
Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sie zum Gießen eines Zylinderkopfs für einen Verbrennungsmotor bestimmt ist und dass das Formpaket (21) ein Funktionsteil abbildet, das bei fertig gegossenem Zylinderkopf einstückig mit dem Zylinderkopf verbunden ist und mindestens einen Kanal aufweist, der unterbrechungsfrei mit einem Kanal des Zylinderkopfs verbunden ist.
Dauergießform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Formpaket (21) einen ersten Formkern (24), der einen mit dem Wassermantel des zu gießenden Zylinderkopfs verbundenen Wasserkanal des Funktionsteils abbildet, und einen zweiten Formkern (25) umfasst, der einen mit einem Abgas führenden Kanal des Zylinderkopfs verbundenen Abgaskanal des Funktionsteils abbildet.
Dauergießform nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsteil ein Gehäuseteil für einen Turbolader ist.
Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Formpaket (21) an einem die Dauergießform (1) haltenden Bock (41) abgestützt ist.
Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Formpaket (21) an einer Kernmarke in der Trägerplatte (2) positioniert ist.
Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an ihr mindestens ein Formelement zum Abbilden eines Erstaufnahmepunkts an dem Gussteil vorgesehen ist.
Dauergießform nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an ihr ein zusätzliches Formelement vorgesehen ist, welches an dem in dem Formpaket (21) abgebildeten Abschnitt des Gussteils einen zusätzlichen Erstaufnahmepunkt abbildet.