EP2945760B1

EP2945760B1 - Giessform zur herstellung von gussteilen, insbesondere zylinderblöcken und zylinderköpfen, mit funktionaler anbindung des speisers

Info

Publication number: EP2945760B1
Application number: EP14700923.7A
Authority: EP
Inventors: Henning Meishner; Alexander Wagner
Original assignee: Nemak Wernigerode GmbH
Current assignee: Nemak Wernigerode GmbH
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2034-01-20
Also published as: EP2945760A1; US10688555B2; BR112015017065B1; RU2015134546A; JP2016507381A; US20150352631A1; KR20150105463A; PL2945760T3; CN104936721A; KR101805853B1; MX2015009203A; HUE057875T2; CN104936721B; RU2634819C2; WO2014111573A1; ZA201505175B; JP6227671B2; BR112015017065A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießform zum Herstellen von Gussteilen aus einer Metallschmelze, wobei die Gießform einen Formhohlraum umgrenzt und Formteile, die die Form des zu gießenden Gussteils bestimmen, sowie einen Speiser oder separate Gießläufe oder Gießkanäle umfasst, über die beim Abgießen die Schmelze in den Formhohlraum gelangt.
Dabei ist die erfindungsgemäße Gießform speziell für das Gießen von Gussteilen im Schwerkraftguss eingerichtet.
Als Metallschmelze kommen dabei insbesondere aus Leichtmetallen und deren Legierungen, insbesondere aus Aluminium oder dessen Legierungen, bestehende Schmelzen in Frage.
Gerade bei Zylinderblöcken besteht die Herausforderung, in verschiedenen Bauteilbereichen jeweils optimale Bauteileigenschaften zu realisieren. Hierfür müssen diese Bereiche unterschiedlich schnell erstarren. Bereiche, in denen eine schnelle Erstarrung erforderlich ist, werden deshalb gezielt abgekühlt. Dieser Vorgang kann zu einer empfindlichen Störung im Erstarrungsverlauf führen. Eine gerichtete Erstarrung ist in der Regel nicht mehr zu realisieren. Die zuverlässige Speisung der daraus resultierenden thermischen Zentren in Bauteilbereichen, die im Innern des Gussteils liegen, ist gleichzeitig gefährdet.
Neben dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ist aus der DE 42 44 789 A1 eine Gießform bekannt, bei der zwei separate Einfülltrichter vorgesehen sind, über die die Schmelze in die Gießform gegossen wird. Von den Einfülltrichtern fließt die Schmelze jeweils über einen Gießlauf in den von der Gießform umgrenzten Formhohlraum. Dabei sind die Gießläufe durch einen Kurbelraumblockkern geführt. Von den Gießläufen zweigen Gießkanäle ab, die zu unteren Abgusskonturen der Gießform führen. Dabei können die Gießkanäle jeweils so ausgerichtet sein, dass ihre Mündungen auf einer Horizontalebene liegen.
In der CN 202 079 258 U ist zudem bereits eine Gießform mit einem Einfülltrichter vorgestellt worden, von dem Gießkanäle abzweigen. Diese Gießkanäle münden in Abschnitten der Gießform, die unterschiedlichen Ebenen des zu gießenden Gussteils zugeordnet sind.
Aus der CN 202 479 451 U ist eine Gießform für ein Schienenrad für Schienenfahrzeuge bekannt, bei der die Schmelze aus einem Speiser dem Formhohlraum über einen zentralen Gießlauf zugeführt wird. Dieser verzweigt sich in verschiedene Kanäle, die auf unterschiedlichen Horizontalebenen münden. Dabei sind verschiedene Maßnahmen zur Vergleichmäßigung der Erstarrung vorgenommen worden, zu denen unter anderem als Kühleisen wirkende Bauteile gehören, über die die Abkühlung lokal unterstützt werden soll. Um gleichzeitig sicherzustellen, dass auch die Schmelze im inneren, den Nabenbereich des Schienenrads abbildenden Abschnitt der Gießform schnell abkühlt, sind bogenförmige, die Stirnseite der Nabe abdeckende Kühleisen vorgesehen.
Auch beim aus der CN 202 461 429 U bekannten Stand der Technik wird Schmelze über einen zentralen Kanal zugeführt, von dem verschiedene Kanäle abzweigen, die wiederum auf unterschiedlichen Horizontalebenen im jeweiligen Formhohlraum münden. Separate Gießläufe, die einen Abschnitt der Gießform umgehen, in dem es zu einer vorzeitigen Erstarrung von Schmelze kommt, sind dabei nicht vorgesehen.
Bei einer aus der JP S61 17343 A bekannten Gießform ist der Formhohlraum durch Formteile umgrenzt, die die Form des Gussteils bestimmen. Dabei ist ein Speiser vorgesehen, der über einen Gießlauf an den Formhohlraum der Gießform angebunden ist. Der Gießlauf geht in verschiedene horizontal und vertikal von ihm abgehende Gießläufe bzw. -kanäle über, deren Mündungen jeweils in unterschiedlichen Ebenen des Formhohlraums angeordnet sind.
Aus der US 5,058 655 A ist eine Gießform bekannt, bei der zwar zwei separate Gießläufe vorgesehen sind, die sich jeweils in mehrere Gießkanäle verzweigen. Jedoch münden die Gießkanäle jeweils im Boden der Gießform, sind also lediglich einer gemeinsamen Ebene angeordnet und damit einhergehend auch demselben Abschnitt des Gussteils zugeordnet.
Aus der JP 2006-205228 A geht schließlich eine Gießform mit einem Anguss hervor, der über ein Läufersystem mit einer durch die Gießform definierten Formkammer verbunden ist. Das Läufersystem weist einen senkrechten Teil auf, der in Richtung der Schwerkraft von dem auf der Form sitzenden Anguss zu einem sich divergierenden Verbindungsabschnitt führt, der sich von dem vertikalen Teil in einer horizontalen Richtung unterhalb der Formkammer erstreckt. Der Verbindungsabschnitt ist über vier kurze Verbindungskanäle mit der Formkammer verbunden. In der Strömungsrichtung der in den Anguss gegossenen und durch das Läufersystem strömenden Schmelze enden die ersten beiden Verbindungskanäle in einem ersten Abschnitt der Formkammer, während die beiden anderen Verbindungskanäle an einem zweiten Abschnitt der Kammer enden, der in horizontaler Richtung neben dem ersten Abschnitt der Kammer angeordnet ist. Zwischen den beiden Abschnitten ist ein ringförmiges Kühlelement so positioniert, dass Schmelze von dem einen Abschnitt zum anderen Abschnitt über die vom Kühlelement umschlossene Öffnung fließen kann. Die Füllung der Form erfolgt auf diese Weise über die im Boden der Formkammer mündenden Verbindungskanäle von unten nach oben gegen die Schwerkraft.
JP H01-107957A offenbart eine Gießform mit Kühlelementen, bei der die Metallschmelze über einen zentralen Speiser eingefüllt wird.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine Gießform anzugeben, die auch unter den voranstehend erläuterten Voraussetzungen die Herstellung von funktionsgerechten und fehlerfreien Gussteilen gewährleistet.
Die Erfindung hat diese Aufgabe durch eine Gießform mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, zur Herstellung von Gussteilen den Speiser oder Gießlauf oder Gießkanal, über die die Schmelze in die Gießform abgegossen wird, funktional an den Formhohlraum der Gießform anzubinden. Die Anbindung des Speisers erfolgt erfindungsgemäß durch Formteile, die die Form des Gussteils bestimmen, hindurch. Dabei erstreckt sich die Anbindung insbesondere über mehrere Ebenen des zu gießenden Bauteils.
Beim Gießen von Gussteilen, wird somit eine Metallschmelze in an sich bekannter Weise über einen Speiser oder separate Gießläufe oder Gießkanäle in einen von einer Gießform umgrenzten, das Gussteil abbildenden Formhohlraum abgegossen. Dabei umfasst die Gießform Formteile, die die Form des zu gießenden Gussteils bestimmen. Erfindungsgemäß wird nun die Schmelze über mindestens zwei Anbindungen, von denen mindestens eine als zusätzlicher, durch eines der Formteile führender und von der Kontur des zu gießenden Gussteils unabhängiger Kanal ausgebildet ist, in mindestens zwei Bereichen, die unterschiedlichen Ebenen des zu gießenden Gussteils zugeordnet sind, in den Formhohlraum geleitet.
Dementsprechend umgrenzt eine erfindungsgemäße Gießform zum Herstellen von Gussteilen aus einer Metallschmelze einen Formhohlraum und hat Formteile, die die Form des zu gießenden Gussteils bestimmen, sowie einen Speiser oder separate Gießläufe oder Gießkanäle, über die beim Abgießen die Metallschmelze in den Formhohlraum gelangt. Erfindungsgemäß sind bei einer derartigen Gießform der Speiser oder die Gießläufe oder Gießkanäle durch mindestens zwei Anbindungen, von denen mindestens eine als zusätzlicher, durch eines der Formteile führender und von der Kontur des zu gießenden Gussteils unabhängiger Kanal ausgebildet ist, an mindestens zwei Bereiche des Formhohlraums angebunden, die unterschiedlichen Ebenen des zu gießenden Bauteils zugeordnet sind.
Bei einer erfindungsgemäßen Gießform kann somit die Schmelze in der üblichen Weise vom Speiser oder von den jeweils vorgesehenen Gießläufen oder Gießkanälen in an sich üblicher Weise über Kanäle in die Gießform gelangen, die beim fertigen Gussteil einen Teil dieses Gussteils bilden. Gemäß der Erfindung kann die Metallschmelze jedoch über mindestens eine weitere Anbindung in den Formhohlraum strömen, die als zusätzlicher, von der späteren Form des zu erzeugenden Gussteils unabhängiger Kanal durch eines derjenigen Formteile geführt ist, die die Kontur des Gussteils bestimmen.
Gemäß der Erfindung werden also durch eine geeignete Gestaltung der die Form des Gussteils bestimmenden Bauteile einer Gießform die thermischen Zentren im Bauteilinneren direkt mit dem an die Gießform angebundenen Speiser verbunden. Dies erfolgt durch zusätzliche Speisungskanäle, welche durch die konturgebenden Formteile geführt und in den kritischen Bereichen an das Bauteil, bzw. den die Form des Bauteils bestimmenden Formhohlraum der Gießform, angebunden sind.
Unter "konturgebenden Formteilen" werden dabei sämtliche Teile der Gießform verstanden, durch die die Form des Gussteils bestimmt wird. Hierzu zählen insbesondere Gießkerne, die in die Gießform eingelegt werden, um an oder in dem Gussteil Ausnehmungen, Hohlräume und desgleichen abzubilden.
Bei der Gießform kann es sich um eine Sandform oder eine Dauerform handeln.
Die Gießform umfasst einen Speiser, wobei dieser Speiser das zum Speisen der Gießform erforderliche Volumen an schmelzflüssigem Metall aufnimmt. Dabei kann der Speiser in einem so genannten "Speiserkern" ausgebildet sein, der auf oder an die Gießform gesetzt oder in die Gießform integriert ist. Der Speiserkern kann so ausgebildet sein, dass er nicht nur das zum Ausgleich von Schwindung erforderliche Speiservolumen enthält, sondern auch die zum Verteilen der Schmelze innerhalb der Gießform benötigte Speiserkontur. Typischerweise wird der Speiserkern so ausgebildet, dass er während der Erstarrung die Gießform nach oben abschließt.
Die Erfindung stellt somit eine Gießform zur Herstellung von Gussteilen zur Verfügung, bei der der das Gussteil abbildende Formhohlraum der Gießform mit Flüssigmetall gefüllt wird, wobei in dem Formhohlraum Formteile eingelegt sind, die die spätere Bauteilgeometrie abbilden.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für Schwerkraft-Gießverfahren, wozu sämtliche konventionellen und dynamischen Kokillengießverfahren ebenso Niederdruckgießverfahren zu zählen sind.
Dabei eignet sich die Erfindung nicht nur für alle Gießverfahren, bei denen der Speiser während der Erstarrung an der Oberseite der Gießform angeordnet ist.
Die Befüllung der Gießform mit Schmelze und die Gussteilerstarrung erfolgen demgemäß unter Schwerkraftbedingungen. So sitzt der Speiser an der in Schwerkraftrichtung gesehen oberen Seite der Gießform. Die Gießform weist dabei ein oder mehrere Bereiche auf, in denen die Erstarrungsgeschwindigkeit gegenüber anderen Bereichen oder Abschnitten der Gießform signifikant beschleunigt werden soll.
Die beschleunigte Abkühlung erfolgt in an sich bekannter Weise durch Kühlkörper, oft auch als "Kühleisen" oder "Kühlkokillen" bezeichnet, die in die Gießform eingesetzt werden und eine örtlich beschränkte Erhöhung der Erstarrungsgeschwindigkeit in bestimmten Gussstückbereichen bewirken. Zu diesem Zweck bestehen die Kühlkörper üblicherweise aus einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit höher ist als der an sie angrenzende Werkstoff der Gießform.
Bei Dauerformen, bei denen beispielsweise zumindest die Außen- bzw. Seitenteile und das Bodenteil selbst aus gut wärmeleitenden Materialen bestehen, bilden die betreffenden konturbildenden Formteile (Bodenteil, Außen- bzw. Seitenteil) an sich bereits Kühlkörper, an denen es zu einer vorzeitigen Erstarrung kommen kann. Auch in diesen Fällen kann es selbstverständlich zweckmäßig sein, in erfindungsgemäßer Weise mindestens einen zusätzlichen Kanal vorzusehen, der die Bereiche, die sich in solchen Dauerformen hinsichtlich des Erstarrungsverlaufs und einer dadurch bedingten Durchflussstörung als kritisch erweisen, umgeht und so eine Versorgung von außerhalb der kritischen Bereiche liegenden Abschnitten des Formhohlraums der Gießform sicherstellt.
Gemäß der Erfindung ist der Speiser in Erstarrungsrichtung gesehen, d.h. in der Richtung gesehen, in der die Metallschmelze nach dem Abgießen in der Gießform erstarrt, in verschiedenen Bauteilebenen angebunden.
Erfindungsgemäß sind dazu in der Gießform Speiseranbindungen oder Speisungskanäle vorgesehen, die nicht zur Bauteilgeometrie gehören und über die Schmelze zu bestimmten Abschnitten oder Bereichen des Formhohlraums der Gießform gelangen kann.
Erfindungsgemäß können die Speiseranbindungen oder Speisungskanäle durch die konturbildenden Formteile geführt sein. Es ist jedoch auch denkbar, die Speiseranbindungen oder Speisungskanäle durch andere Formteile der Gießform zu führen. So können entsprechende Kanäle auch durch die Außenteile der Gießform geführt sein, um bestimmte Zonen des Formhohlraums, in dem das Gussteil abgebildet wird, gezielt mit Schmelze zu versorgen.
In den konturbildenden Formteilen sind Kühlkörper vorgesehen, um in der jeweiligen Einflusszone der Kühlkörper eine beschleunigte Erstarrung des Gießmetalls zu bewirken.
Um zu verhindern, dass in den Speiserkanälen oder -anbindungen vorhandene Schmelze frühzeitig erstarrt, kann zwischen dem jeweiligen Kühlkörper und dem jeweiligen Speiserkanal bzw. der jeweiligen Speiseranbindung eine Wand vorgesehen sein, die eine verminderte Wärmeleitfähigkeit besitzt und so den Kühlkörper gegen die Speisungskanäle wärmeisoliert. Insbesondere kann die Wand aus Formsand bestehen, aus dem auch das jeweilige konturbildende Formteil geformt ist.
Die in mindestens eines der konturbildenden Formteile eingeformten Speiseranbindungen oder -kanäle sind so geführt, dass Schmelze unter Umgehung der Zone, in der der jeweilige Kühlkörper eine beschleunigte Erstarrung bewirkt, zu einer Zone des Gussteils geführt wird, in der die Erstarrung langsamer ablaufen soll. Auf diese Weise wird die Zone langsamer Erstarrung auch dann noch sicher mit Schmelze versorgt, wenn zwischen dem Speiser und der betreffenden Zone eine Zone vorhanden ist, in der eine beschleunigte Abkühlung erfolgen soll und in der demzufolge die Gefahr besteht, dass bereits erstarrtes Material den Zufluss weiterer Schmelze zu der Zone behindert, die langsamer erstarren soll.
Mit der Erfindung lassen sich komplex geformte Gussteile erzeugen, bei denen an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich schnell ablaufende Erstarrungen möglich sind, ohne dass dazu die Komplexität der Gießform nennenswert ansteigt. Zu den Gussteilen, für deren Herstellung sich die Erfindung insbesondere eignet, zählen Zylinderköpfe und Zylinderblöcke für Verbrennungsmotoren.
Gerade bei einer komplexen Formgebung gewährleistet die Erfindung die Herstellung von fehlerfreien Gussbauteilen, wodurch sie insbesondere zum Gießen von Zylinderblöcken unter Erfüllung von sehr hohen Anforderungen an Festigkeiten im Bereich der Hauptlagerund im Bereich des Zylinderstegs geeignet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1: eine erste Gießform in einem Vertikalschnitt;
Fig. 2: eine zweite Gießform in einem Vertikalschnitt.

Bei den Gießformen G1,G2 bildet der als Schwerkraftspeiser wirkende Speiserkern 1 jeweils den oberen Abschluss der jeweiligen Gießform G1,G2. Der Speiserkern 1 umgibt einen Speiser 2, über den die Befüllung des von der Gießform G1,G2 jeweils umgebenen Formhohlraums 3 mit Schmelze erfolgt. Die Befüllung der Gießform G1,G2 kann genauso in an sich bekannter Weise auch über separate Gießläufe und Gießkanäle erfolgen.
In der Gießform G1,G2 sind jeweils konturgebende Formteile 4a,4b,4c vorgesehen. Zusätzlich weist die Gießform G1 ein konturbildendes Formteil 5 und die Gießform G2 ein konturbildendes Formteil 6 auf.
Die Formteile 4a-4c sowie 5 und 6 sind jeweils in an sich bekannter Weise als Gießkerne ausgebildet und aus Formsand geformt. Sie sind in den von den jeweiligen Außenformteilen 7 der Gießformen G1,G2 umgrenzten Formhohlraum 3 gesetzt und bilden in dem zu gießenden Gussteil Ausnehmungen, Hohlräume und Kanäle ab. Dementsprechend werden die Formteile 4a-4c und 5,6 beim Entkernen der Gießform G1,G2 zerstört. Während die Formteile 4a-4c und 5,6 die innere Kontur des zu gießenden Gussteils bestimmen, bestimmen die Außenteile 7 dessen Außenkontur.
Die Formteile 5,6 sind innerhalb des jeweiligen Formhohlraums 3 so positioniert, dass sie mit ihrer oberen Seite an den jeweiligen Speiserkern 1 grenzen und gleichzeitig zentral im Formhohlraum 3 der jeweiligen Gießform G1,G2 angeordnet sind. Die Formteile 5,6 grenzen auf diese Weise innerhalb des Formhohlraums 3 zwei seitliche Bereiche.8,9 voneinander ab, die beispielsweise die Seitenwände des zu gießenden Gussteils abbilden.
In Schwerkraftrichtung S unterhalb der Formteile 5,6 ist jeweils ein weiterer Abschnitt 10 vorhanden, in dem die anderen konturbildenden Formteile 4a-4c der jeweiligen Gießform G1,G2 sitzen.
Bei den hier gezeigten Ausführungsbeispielen bilden die jeweiligen Formteile 5,6 mit ihrer dem Speiser 2 zugeordneten Oberseite jeweils den Boden des betreffenden Speisers 2. Im Gießbetrieb steht somit die im Speiser 2 vorhandene Schmelze auf dem jeweiligen Formteil 5,6 an. Bei einer praxisgerechten Ausführung wird der Speiser 2 in der üblichen Weise einen, in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie angedeuteten eigenen Boden haben, in den Durchgangsöffnungen eingeformt sind, die mit den dem Speiser zugeordneten Öffnungen der seitlichen Bereiche 8,9 deckungsgleich sind, so dass beim Abgießen durch die Durchgangsöffnungen die Metallschmelze in die seitlichen Bereich strömt.
Im Bodenbereich des Formhohlraums 3 der Gießformen G1,G2 ist jeweils ein Kühlkörper 11 vorgesehen. Die nach dem Befüllen der jeweiligen Gießform G1,G2 an dem Kühlkörper 11 anstehende Schmelze erstarrt aufgrund des dort stattfindenden höheren Wärmeabflusses schneller als die darüber stehende Schmelze. Daraus ergibt sich eine gegen die Schwerkräftrichtung S gerichtete Erstarrung der in den Formhohlraum 3 gefüllten Metallschmelze.
Bei der Gießform G1 sitzt in den den Bereichen 8,9 zugeordneten Seitenflächen des Formteils 5 und angrenzend an dessen in Schwerkraftrichtung S gesehen unteren Rand jeweils ein Kühlkörper 12,13.
Ebenso sitzt bei der Gießform G1 in den jeweils gegenüberliegenden, den Bereichen 8,9 zugeordneten Seitenflächen der Außenformteile 7 jeweils ein weiterer Kühlkörper 14,15. Schmelze, die in den zwischen den einander zugeordneten Kühlkörpern 14,12 bzw. 15,13 vorhandenen Abschnitt K1,K2 gelangt, erstarrt demzufolge schneller als die Schmelze, die in Schwerkraftrichtung S ober- und unterhalb dieser Abschnitte K1,K2 vorhanden ist.
Um den unterhalb der Abschnitte K1,K2 vorhandenen Abschnitt 10 des Formhohlraums 3 sicher mit im Speiser 2 bevorrateter Schmelze zu versorgen, ist bei der Gießform G1 in das Formteil 5 ein Speiserkanal 16 eingeformt, der sich in vertikaler Richtung von der dem Speiser 2 zugeordneten Oberseite des Formteils 5 zu dessen dem unteren Abschnitt 10 des Formhohlraums 3 zugeordneten Unterseite erstreckt.
Bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen mündet der Speiserkanal 16 direkt im Speiser 2. Sofern die oben bereits erwähnte, hier nur durch eine gestrichelte Linie in Fig. 1 angedeutete praxisgerechte Ausführung gewählt wird, bei der der Speiser 2 einen eigenen Boden hat, ist selbstverständlich für die dem Speiser 2 zugeordnete Mündung des Speiserkanals 16 eine eigene Durchgangsöffnung in den Boden des Speisers 2 eingeformt.
Die im Speiser 2 anstehende Schmelze gelangt bei der Gießform G1 somit nicht nur über die seitlichen Bereiche 8,9 zum Abschnitt 10 des Formhohlraums 3, sondern auch über den Speiserkanal 16 im Formteil 5. Auf diese Weise umgeht die durch den Speiserkanal 16 strömende Schmelze die kritischen Abschnitte K1,K2 und stellt selbst dann eine kontinuierliche Versorgung des Abschnitts 10 mit Schmelze sicher, wenn in den Abschnitten K1,K2 bereits Schmelze erstarrt und der Durchfluss dort behindert ist.
Bei der Gießform G2 sitzt in den den Bereichen 8,9 zugeordneten Seitenflächen des Formteils 6 ebenfalls jeweils ein Kühlkörper 17,18. Im Unterschied zur Gießform G1 sind die Kühlkörper 17,18 entgegen der Schwerkraftrichtung S in Richtung der Oberseite des Formteils 6 versetzt angeordnet, so dass unterhalb von ihnen jeweils noch ein enger Abschnitt 19,20 der seitlichen Bereiche 8,9 vorhanden ist, der in den unteren Abschnitt 10 des Formhohlraums 3 der Gießform G2 mündet. Ebenso sitzt in den jeweils gegenüberliegenden, den Bereichen 8,9 zugeordneten Seitenflächen der Außenformteile der Gießform G2 jeweils ein weiterer Kühlkörper 21,22.
Schmelze, die in den zwischen den einander zugeordneten Kühlkörpern 17,22 bzw. 18,21 vorhandenen Abschnitt K1',K2' gelangt, erstarrt demzufolge schneller als die Schmelze, die in Schwerkraftrichtung S ober- und unterhalb dieser Abschnitte K1',K2' vorhanden ist.
Um die bei der Gießform G2 unterhalb der Abschnitte K1',K2' vorhandenen Abschnitte 10,19,20 des Formhohlraums 3 der Gießform G2 sicher mit im Speiser 2 bevorrateter Schmelze zu versorgen, ist bei der Gießform G2 in das Formteil 6 ein Speiserkanal 23 eingeformt, der sich in einem oberen Abschnitt von der dem Speiser 2 zugeordneten Oberseite des Formteils 6 in vertikaler Richtung bis zu einer Verzweigungsstelle erstreckt, an der er sich in im Wechsel angeordnete Abzweigungen 24,25 verzweigt. Selbstverständlich kann auch jede der Abzweigungen 24,25 über einen eigenen in das Formteil 6 eingeformten Speiserkanal 23 an den Speiser 2 angebunden sein.
Die Abzweigungen 24,25 führen in seitlicher Richtung zu jeweils einer der den Bereichen 8,9 jeweils zugeordneten Seitenflächen des Formteils 6. Die eine Abzweigung 24 mündet dabei im Abschnitt 19 des seitlichen Bereichs 8, während die Abzweigung 25 im Abschnitt 20 des seitlichen Bereichs 9 mündet. Auf diese Weise können die unterhalb der kritischen Abschnitte K1' und K2' vorhandenen Abschnitte 19,20 bis zur Erstarrung der in ihnen vorhandenen Schmelze mit Schmelze versorgt werden. Ebenso wird der unterhalb des Formteils 6 vorhandene untere Abschnitt 10 des Formhohlraums 3 über diesen Weg unter Umgehung der kritischen Abschnitte K1',K2' mit Schmelze versorgt.
Die im Speiser 2 anstehende Schmelze gelangt bei der Gießform G2 somit nicht nur über die seitlichen Bereiche 8,9 zum Abschnitt 10 des Formhohlraums 3, sondern auch über den Speiserkanal 23 und dessen Abzweigungen 24,25. Auf diese Weise ist selbst dann eine kontinuierliche Versorgung der Abschnitte 10,19,20 der Gießform G2 mit Schmelze sichergestellt, wenn in den Abschnitten K1',K2' bereits Schmelze erstarrt und der Durchfluss dort behindert ist.
Um zu verhindern, dass im jeweiligen Speiserkanal 16,23 der Gießformen G1,G2 beim Abgießen fließende Schmelze frühzeitig erstarrt, ist bei der Gießform G1 zwischen dem jeweiligen Kühlkörper 12,13 und dem Speiserkanal 16 und bei der Gießform G2 zwischen den Kühlkörpern 17,18 und dem Speiserkanal 23 jeweils eine Wand 26,27 bzw. 28,29 vorgesehen, die aus dem Formstoff besteht, aus dem die Formteile 5,6 in üblicher Weise hergestellt sind und der eine gegenüber den Kühlkörpern 12,13,17,18 verminderte Wärmeleitfähigkeit besitzt.
Die Erfindung ermöglicht es somit, innerhalb der Gießform unterschiedliche Bereiche und Abschnitte des Formhohlraums auch dann sicher mit Schmelze zu versorgen, wenn in anderen Bereichen bereits Schmelze erstarrt oder aus anderen Gründen der Durchfluss von Schmelze behindert ist. Dementsprechend können beim Gießen von Gussteilen gemäß der Erfindung manche Bauteilbereiche deutlich früher erstarren als andere. So kann bei den in den Figuren gezeigten Beispielen die Schmelzen in den an den Speiser angebundenen oberen und inneren, über den jeweiligen Speiserkanal 16,23 an den Speiser angebundenen Bereichen jeweils langsamer erstarren als die in den Abschnitten K1,K2 bzw. K1',K2' vorhandene Schmelze. Unabhängig davon können jedoch auch obere und untere Bereiche ermöglicht werden, die zeitgleich erstarren.
Ein Vorteil, der sich daraus ergibt, dass die Speiserkanäle bevorzugt in einem konturgebenden, im Formhohlraum angeordneten Formteil eingeformt werden, besteht darin, dass diese Ausgestaltung der Erfindung es erlaubt, die Gussteile bereits im teilverfestigten, d.h. noch nicht voll durcherstarrten Zustand, von den Außenformteilen zu befreien. Die Bauteilentnahme kann demzufolge auch bei der Erfindung bereits bei noch teigigem Zustand des Speisers 2 erfolgen.

BEZUGSZEICHEN

G1,G2: Gießformen
K1,K2: zwischen den einander zugeordneten Kühlkörpern 14,12 bzw. 15,13 vorhandene Abschnitte des Formhohlraums 3 der Gießform G1
K1',K2': zwischen den einander zugeordneten Kühlkörpern 17,22 bzw. 19,21 vorhandene Abschnitte des Formhohlraums 3 der Gießform G2
S: Schwerkraftrichtung
1: Speiserkern
2: Speiser
3: Formhohlraum
4a-4c: Formteile
5: Formteil
6: Formteil
7: Außenformteile
8,9: seitliche Bereiche des Formhohlraums 3
S: Schwerkraftrichtung
10: unterer Abschnitt des Formhohlraums 3
11: Kühlkörper
12,13: Kühlkörper
14,15: Kühlkörper
16: Speiserkanal
17,18: Kühlkörper
19,20: enge Abschnitte
21,22: Kühlkörper
23: Speiserkanal
24,25: Abzweigungen des Speiserkanals 23
26,27: Wände
28,29: Wände

Claims

Gießform zum Gießen von Gussteilen aus einer Metallschmelze, wobei die Gießform (G1,G2) einen Formhohlraum (3) umgrenzt und
- Formteile (4-7), die die Form des zu gießenden Gussteils bestimmen, sowie

- einen Speiser (2), der an der in Schwerkraftrichtung gesehen oberen Seite der Gießform sitzt und über den beim Abgießen die Metallschmelze in Folge der Wirkung der Schwerkraft in den Formhohlraum (3) gelangt, und

- mindestens zwei Anbindungen umfasst, über die der Speiser (2) an mindestens zwei Abschnitte (K1,K2,K1',K2',10) des Formhohlraums (3) angebunden ist, die unterschiedlichen, in Schwerkraftrichtung (S) beabstandeten Ebenen des zu gießenden Bauteils zugeordnet sind,

- wobei die erste der Anbindungen durch einen in der Gießform ausgebildeten Kanal (Bereiche 8,9) der Gießform (G1,G2) gebildet ist, der beim fertigen Gussteil einen Teil des Gussteils bildet,

- wobei die zweite der Anbindungen als zusätzlicher, von der späteren Form des zu erzeugenden Gussteils unabhängiger Kanal (Speiserkanäle 16,23) durch eines derjenigen Formteile (5,29) geführt ist, die die Kontur des Gussteils bestimmen,

- wobei in der Gießform (G1,G2) mindestens ein Kühlkörper (12-15;17,18,21,22) angeordnet ist, der eine beschleunigte Abkühlung der beim Abgießen über die erste Anbindung (Bereiche 8,9) in den Formhohlraum (3) gelangenden Metallschmelze bewirkt,

- wobei die zweite Anbindung (Speiserkanäle 16,23) in einer Ebene mündet, die in Einströmrichtung der Schmelze unterhalb des Kühlkörpers (12-15;17,18,21,22) liegt, und

- wobei der über die erste Anbindung (Bereiche 8,9) an den Speiser (2) angebundene Abschnitt (K1,K2,K1',K2'), des Formhohlraums (3) im Bereich des Kühlkörpers (12-15;17,18,21,22) ausgebildet ist, so dass die in diesen Abschnitt (K1,K2,K1',K2') gelangende Metallschmelze gegenüber der Metallschmelze, die über die zweite Anbindung (Speiserkanäle 16,23) in den jeweils anderen Abschnitt (10) des Formhohlraums (3) gelangt, beschleunigt erstarrt.
Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kühlkörper (12-15;17,18,21,22) und dem zusätzlichen Kanal (16,23) eine Wand (26-29) vorgesehen ist, die eine gegenüber dem Kühlkörper (12-15;17,18,21,22) verminderte Wärmeleitfähigkeit besitzt.