EP3183080A1 - GIEßWERKZEUG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES KOLBENS FÜR EINEN VERBRENNUNGSMOTOR - Google Patents

GIEßWERKZEUG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES KOLBENS FÜR EINEN VERBRENNUNGSMOTOR

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EP3183080A1
EP3183080A1 EP15741531.6A EP15741531A EP3183080A1 EP 3183080 A1 EP3183080 A1 EP 3183080A1 EP 15741531 A EP15741531 A EP 15741531A EP 3183080 A1 EP3183080 A1 EP 3183080A1
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EP
European Patent Office
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casting
groove
melt
feeder
flank
Prior art date
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Application number
EP15741531.6A
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English (en)
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EP3183080B1 (de
Inventor
Udo Rotmann
Jürgen GAISSERT
Martin RÜHLE
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Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Publication date
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/088—Feeder heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B22D15/02—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of cylinders, pistons, bearing shells or like thin-walled objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
    • B22D25/02—Special casting characterised by the nature of the product by its peculiarity of shape; of works of art
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/09—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure
    • B22D27/13—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure making use of gas pressure

Definitions

  • the invention relates to a casting tool for producing a piston according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a corresponding method for producing such a piston.
  • Fluid energy machines perform in the piston in cylinders transmitted via push rods periodic translational movement, are known in mechanical engineering as reciprocating engines.
  • the most common type of piston engine represents the reciprocating engine, which converts the change in volume of a gas in the described linear movement of the piston and a connecting rod and a crank further into a rotational movement.
  • the piston comprises a combustion bowl for this purpose.
  • Suitable pistons are produced according to the prior art regularly by means of a primary molding process, in particular by means of specialized casting techniques.
  • the problem here is the compensation of the occurring during operation of the engine extremely high thermal load in the edge region of the combustion bowl, which can lead to the formation of cracks in the piston under unfavorable conditions.
  • the trough edge is also reinforced by the pouring of ceramic fibers.
  • the squeeze casting method or a robot-assisted medium-pressure casting method (RMD) is sometimes used for this purpose in order to ensure the complete infiltration of the ceramic fibers through the aluminum melt and thus the integration of the ceramic fibers in to favor the metal structure.
  • a corresponding method is known from DE 10 2004 052 231 A1 and the corresponding disclosure of EP 1804 985 B1. Both documents relate to a method for mass production of a piston, wherein a casting melt is filled via a feed into a multi-part mold with a casting bottom and at least one feeder, wherein it is provided that after the casting of the piston blank, the opening of the upwardly open end of the feeder sleeve is acted upon by a gas pressure acting on the casting melt. The tightness of the feeder is ensured by the use of a so-called collar feeder.
  • An embodiment of this method is characterized in that after filling the piston casting tool, the formation of a peripheral shell of solidified casting melt is awaited. Due to a special design of the casting bottom and the feeder sleeve, a collar forms around the feeder in this solidification phase, so that a sealing surface is created between the mouthpiece of the feeder and the collar which holds the feeder contents in position.
  • Critical here is a dense pressurization of Senater- materials, which usually consist of heat-insulating and mechanically less resilient materials such as ceramics.
  • the formation of an edge shell in the feeder occurs functionally delayed with respect to the casting tool.
  • the invention is therefore based on the object to provide an improved casting tool to produce high-quality piston in a robust casting process for pistons.
  • the invention is therefore based on the idea of supplementing a casting bottom used in the casting process by a preferably annular groove surrounding the feeder or a preferably annular collar surrounding the feeder which is also arranged radially spaced from the feeder.
  • the pouring melt fed into the casting mold by the feeder or an inlet can, for example, solidify in this groove to form a circumferential sealing rib, whose inner flank sealingly bears against a corresponding inner flank of the groove.
  • solidification shrinks especially at different coefficients of thermal expansion, such as between an aluminum melt and a steel mold, the casting on the groove flank on.
  • the high thermal conductivity of the steel causes a rapid cooling and solidification of the melt at the contact points, which can lead to directional solidification to form a fine, columnar-solidified microstructure.
  • the still liquid part of the casting melt is held by the surface contact between the two flanks in a preferred, but unnecessary pressurization of the melt by the feeder in position and prevented from premature emergence from the Bodenkokille.
  • the groove surface acts as a pressure-tight surface when pressurized by the feeder. This is particularly advantageous if the good thermal insulation of the feeder the melt in the feeder has not yet formed a stable marginal shell and thus the liquid melt can infiltrate by the pressurization by the feeder porous inserts, for example, to Muldenrandbewehrung.
  • the circumferential groove or the circumferential collar is radially spaced from the feeder and separated from this, so that the feeder is not burdened by solidification of the casting melt by shrinking the casting melt, as this For example, in the feeder from DE 10 2004 052 231 A1 the case.
  • the casting tool according to the invention for a piston comprises the mentioned mold for forming the piston from the casting melt, the casting tray with the centrally located feeder for feeding the casting melt into the casting mold and a pressure gas line opening into the feeder for compressing the casting melt within the casting mold.
  • the pouring tray is either the circumferential around the feeder and this radially spaced, preferably annular, in particular annular groove and / or provided around the feeder and radially spaced to this, preferably annular, in particular annular collar provided.
  • the groove has an inner groove flank for molding the casting melt into an annular sealing rib such that an inner rib flank of the sealing rib sealingly abuts the inner groove flank when the cast melt solidifies in the groove whereas the collar has an outer flank flank for molding the casting melt annular Has sealing groove such that an outer groove edge of the sealing groove sealingly abuts the outer collar edge when the casting melt solidifies.
  • a suitable aluminum alloy as cast melt may be considered.
  • properties such as hardness, vibration absorption, toughness and machinability of the piston blank for mechanical processing can be selectively influenced.
  • an aluminum-silicon alloy has been found to be a light metallic cast melt that has its eutectic at a bulk level of approximately 12% silicon. Nevertheless, a hypoeutectic or slightly hypereutectic mixing ratio is recommended for the proposed method, which gives the resulting aluminum alloy a solidification range in which a small proportion of solid phases is already present in addition to the casting melt.
  • the sealing effect of the solidifying rib according to the invention is achieved early in this way.
  • the addition of a proportion by mass of up to 6% copper, up to 3% nickel and up to 1% magnesium may also be considered effective in order to further increase the strength of the piston blank. All alloying proportions are given in% by weight.
  • the invention is further based on the general idea, in a method for producing a piston by means of a multi-part casting mold to fill a casting melt via a separate inlet of the casting tool, wherein the casting melt is pressurized by means of a pressure gas line opening into the feeder within the casting floor.
  • the casting melt solidifies in an annular groove surrounding the feeder in the casting bottom and radially spaced therefrom such that an inner rib flank of the sealing rib abuts sealingly on an inner groove flank of the groove of the piston casting tool.
  • a collar may be provided on the casting bottom, so that the casting melt solidifies at this circumferential and radially spaced from the feeder collar to an annular sealing groove, that an outer groove flank of the sealing groove sealingly against an outer collar flank the collar of the Kolbeng madtechnikmaschines rests.
  • Both embodiments have in common that when a solidification of the casting melt no mechanical stress is exerted on the feeder by shrinking, but the shrunk casting is supported by a force exerted on the sealing surface pressure force directly on the casting floor and thereby causes sealing along the sealing surface.
  • a particularly favorable embodiment results when the collar of the bottom mold is already carried out as close as possible contoured to the shape of the later combustion bowl, in particular of the bowl rim and neck.
  • the proposed production process is carried out as a gravity mold or low-pressure casting process under a pressure between 0.3 bar and 20 bar.
  • a full full mechanization is made possible by means of suitable robots, which can increase the casting performance considerably.
  • a casting tool 1 according to the invention for a piston 2 has a casting mold 3 for molding the piston 2 from a casting melt 4 (see Fig. 2).
  • the casting mold 3 has a casting bottom 5 with a preferably centrally arranged feeder 6 for feeding the molten casting 4 into the casting mold 3 and a pressure gas line 7 opening into the feeder 6 for compressing the molten casting 4 within the casting mold 3 (see Fig. 2).
  • the feeder may be formed of ceramic, for example.
  • a groove 8 which is arranged in the casting bottom 5 and extends annularly around the feeder 6 and is radially spaced therefrom, is provided with an inner groove flank 9 (see Fig. 4a) for shaping the cast melt 4 into an annular sealing rib 10 such that an inner rib flank 1 1 of the sealing rib 10 sealingly abuts the inner groove flank 9 when the molten casting 4 solidifies in the groove 8.
  • an annular collar 12 which is arranged in the casting bottom 5 and extends annularly around the feeder 6 and is radially spaced therefrom, can also be provided (see FIGS.
  • the groove 9 or the collar 12 is arranged radially on the outside, whereas it is arranged radially inwardly according to FIGS. 2 and 6, that is to say has a smaller radial distance from the feeder 6, than that shown in FIGS 1 and 5, shown as an alternative.
  • a ring collar 12 may be provided, as shown in Figs. 3 and 7, is shown. Again, it is conceivable that the annular collar 12 is arranged further outward or further inward, wherein there is always a distance from the feeder 6.
  • the groove flank 9 or the collar flank 13 can have an angle of inclination ⁇ of between 3 ° and 20 °, preferably of 10 ° to 15 °, relative to a perpendicular 16 on a surface of the casting floor 5.
  • the angle of inclination ⁇ is small enough to be selected in order to ensure a secure hold of the shrunk-on casting on the sealing surface with regard to the coefficient of friction.
  • the inclination angle ⁇ should still be sufficiently large to allow easy stripping of the finished cast piston 2.
  • this geometric shape ensures that the sealing rib 10 or sealing groove 14 formed after hardening of the casting melt 4 in turn defines an inner rib flank 11 or outer groove flank 15, which rests flat against the inner groove flank 9 or outer flank 13 and the casting floor 5 or the Bodenkokille thus seals against premature and unwanted leakage of the casting pressure, thus allowing a proper determination infiltration of the porous inserts.
  • a piston 2 can be produced as follows: First, the casting melt 4 is fed via the inlet 21 into the casting bottom 5 and above into the casting mold 3 of the casting tool 1, wherein the casting melt 4 is conveyed by means of the compressed gas line 7 opening into the feeder 6 is pressurized within the casting floor 5 in order to avoid voids formation and to infiltrate porous Eing manmaschine. When pouring the molten casting 4 into the casting mold 3, this also enters the feeder 6 in the casting bottom 5 annularly circumferential and radially spaced from this groove 8 and solidifies into an annular sealing rib 10, wherein the respective inner rib flank 1 1 of the sealing rib 10 tight on the inner groove flank 9 of the groove 8 applies (see Fig.
  • the casting melt 4 also at the the feeder 6 in the casting bottom 5 annular and radially spaced from this annular collar 12 such solidify to form an annular sealing groove 14 that an outer groove edge 15 of the sealing groove 14 sealingly on the outer collar edge 13 of the annular collar 12 is present.
  • the casting melt 4 is to be pressurized after filling the mold 3 and before complete solidification of the casting melt, at the earliest after filling the mold 3 and after the partial solidification of a peripheral shell of the piston and portions of the inlet 21st
  • a porous insert 18 there (see FIGS. 5 to 8).
  • the piston may contain other, not to be infiltrated inserts, such as ring carrier or salt cores to form cooling channels.
  • the insert 18, in particular a ring carrier or a trough edge protection may for example be porous and be infiltrated by means of pressure applied to the casting melt 4. At the same time, the infiltration can be assisted by generating a negative pressure by means of suction lines 20.
  • Casting melt 4 is in particular a near eutectic aluminum alloy, which comprises a mass fraction of 10% to 14% silicon and / or a further mass fraction of up to 6% copper, up to 3% nickel and / or up to 1% magnesium.
  • other elements such as V and Zr (each ⁇ 0.2%), and for grain refining eg Ti ( ⁇ 0.2%) and P ( ⁇ 0.01%) are added.
  • a near-eutectic or even hypoeutectic interpretation of the AlSi alloys has been shown.
  • a casting melt is preferred, which is largely free of impurities by low-melting elements with a Melting point ⁇ 490 ° C, such as Pb, Bi, Sn, Zn, wherein the concentrations of these elements individually each below 0.01%.
  • the casting of the piston 2 takes place by gravity die casting or low-pressure casting method, the solidification of the casting melt in the mold, in particular under a pressure between 0.3 bar and 20 bar.
  • the casting melt 4 described is introduced into the casting tool 1 via the inlet 21 so that the free areas of the casting mold 3 are filled with molten casting 4 around a core 19, which later forms the small connecting rod eye of the piston 2.
  • the special design of the pouring tray 5 and feeder 6 allows the formation of the food content in holding the sealing rib 10 and sealing groove 14 when the casting mold for the realization of short cycle times according to the method is opened at a time at which the content of the feeder 6 is still partially liquid inside can be.
  • the stabilizing effect of the sealing rib 10 or sealing groove 14 is supported by the invention essential to the feeder 6 in the casting bottom 5 circumferential groove 8 and in the complementary embodiment by the annular collar 12, within which the casting melt 4 to form the annular sealing rib 10 and Sealing groove 14 solidifies.
  • the casting melt 4 can rise to a desired extent, so that above the filled casting melt 4 after the completion of the supply of molten casting 4 within the feeder 6, a free space is created over which the casting melt 4 with a gas pressure between 0, 3 bar and 20 bar is applied.
  • the gas for pressurization is supplied to the feeder 6 via the compressed gas line 7, which is open during the filling process of the molten casting 4 with respect to the environment, so that a pressure equalization can take place (cf., Fig. 2).
  • the compressed gas line 7 is for the sake of simplicity only in Fig. 2 and the inlet 21 and the sleeve 22 are shown only in Fig. 8, it being understood that they may be present in other embodiments.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gießwerkzeug (1) für einen Kolben (2) mit einer Gießform (3) und einem Gießboden (5) mit einem Speiser (6) zum Speisen der Gießschmelze (4) in die Gießform (3). Erfindungswesentlich ist dabei, dass - eine in dem Gießboden (5) angeordnete, um den Speiser (6) umlaufende und zu diesem radial beabstandete, vorzugsweise ringförmige Nut (8) vorgesehen ist, mit einer inneren Nutflanke (9) zum Formen der Gießschmelze (4) zu einer ringförmigen Dichtrippe (10) dergestalt, dass eine innere Rippenflanke (11) der Dichtrippe (10) abdichtend an der inneren Nutflanke (9) anliegt, wenn die Gießschmelze (4) in der Nut (8) erstarrt, und/oder - ein in dem Gießboden (5) angeordneter, um den Speiser (6) umlaufender und zu diesem radial beabstandeter, vorzugsweise ringförmiger Kragen (12) vorgesehen ist, der zur Ausbildung einer Dichtnut (14) vorgesehen ist, deren äußere Nutflanke (15) bei Erstarrung der Schmelze an der äußeren Flanke (13) des Kragens abdichten anliegt.

Description

Gießwerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor
Die Erfindung betrifft ein Gießwerkzeug zur Herstellung eines Kolbens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines solchen Kolbens.
Fluidenergiemaschinen, bei der Kolben in Zylindern eine über Schubstangen übertragene periodische Translationsbewegung vollführen, sind im Maschinenbau als Kolbenmaschinen bekannt. Die wohl verbreitetste Bauart der Kolbenmaschine stellt dabei der Hubkolbenmotor dar, welcher die Volumenänderung eines Gases in die beschriebene Linearbewegung des Kolbens und über eine Pleuelstange sowie eine Kurbel weiter in eine Drehbewegung umsetzt. In der wohl gebräuchlichsten Variante der Kolbenmaschine, dem Verbrennungsmotor, umfasst der Kolben hierzu eine Verbrennungsmulde.
Geeignete Kolben werden nach dem Stand der Technik regelmäßig mittels eines Urformverfahrens, insbesondere mithilfe spezialisierter Gießtechniken, hergestellt. Besonders bewährt hat sich das aus der Metallverarbeitung bekannte Kokillengießverfahren, bei dem eine Schmelze über einen oben liegenden Einguss in eine Kokille genannte metallische Dauerform gegossen wird und deren Hohlraum im Wesentlichen allein infolge der Schwerkraft oder einer externen Druckbeaufschlagung ausfüllt.
Problematisch gestaltet sich dabei der Ausgleich der im Betrieb des Motors auftretenden extrem hohen thermischen Belastung im Randbereich der Verbrennungsmulde, die unter ungünstigen Umständen zur Bildung von Rissen im Kolben führen kann. Aus dem Stand der Technik ist im Hinblick auf diese Problemstellung beispielsweise die Verwendung gekühlter Ringträger bekannt. Vermehrt wird der Muldenrand auch durch das Eingießen von Keramikfasern verstärkt. Als Kokillengießverfahren wird zu diesem Zweck mitunter das Squeeze Casting-Verfahren oder ein robotergestütztes Mitteldruckgussverfahren („robot-aided medium- pressure die casting", RMD) eingesetzt, um die vollständige Infiltration der Keramikfasern durch die Aluminiumschmelze zu gewährleisten und somit die Einbindung der Keramikfasern in das Metallgefüge zu begünstigen.
Ein entsprechendes Verfahren ist aus der DE 10 2004 052 231 A1 sowie der entsprechenden Offenbarung der EP 1804 985 B1 bekannt. Beide Druckschriften betreffen ein Verfahren zur Serienherstellung eines Kolbens, wobei eine Gießschmelze über einen Zuführbereich in eine mehrteilige Gießform mit einem Gießboden und zumindest einen Speiser befüllt wird, wobei vorgesehen ist, dass nach dem Gießen des Kolbenrohlings die Öffnung des nach oben hin offenen Endes der Speiserhülse mit einem auf die Gießschmelze wirkenden Gasdruck beaufschlagt wird. Die Dichtigkeit des Speisers wird durch die Verwendung eines sogenannten Kragenspeisers gewährleistet. Eine Ausführungsform dieses Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass nach dem Füllen des Kolbengießwerkzeuges die Ausbildung einer Randschale aus erstarrter Gießschmelze abgewartet wird. Durch eine spezielle Ausgestaltung von Gießboden und Speiserhülse bildet sich um den Speiser in dieser Erstarrungsphase ein Kragen, so dass eine Dichtfläche zwischen dem Mundstück des Speisers und dem Kragen entsteht, der den Speiser-inhalt in Position hält.
Als kritisch erweist sich hierbei eine dichte Druckbeaufschlagung der Speiser- werkstoffe, die in der Regel aus wärmeisolierenden und mechanisch wenig belastbaren Materialien wie zum Beispiel Keramik bestehen. Die Bildung einer Randschale im Speiser tritt funktionsgemäß gegenüber dem Gießwerkzeug verzögert ein. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gießwerkzeug dahingehend zu schaffen, qualitativ hochwertige Kolben in einem robusten Gieß- prozess für Kolben herzustellen.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung fußt demnach auf dem Grundgedanken, einen im Rahmen des Gießverfahrens verwendeten Gießboden um eine den Speiser umlaufende, vorzugsweise ringförmige Nut bzw. einen den Speiser umlaufenden, vorzugsweise ringförmigen Kragen zu ergänzen, die/der zudem radial beabstandet vom Speiser angeordnet ist. Die durch den Speiser oder einen Einlauf in die Gießform eingespeiste Gießschmelze kann beispielsweise in dieser Nut zu einer umlaufenden Dichtrippe erstarren, deren innere Flanke abdichtend an einer entsprechenden Innenflanke der Nut anliegt. Während der Erstarrung schrumpft vor allem bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie zum Beispiel zwischen einer Aluminiumschmelze und einer Stahlkokille, das Gussstück auf die Nutflanke auf. Bei einer typischerweise aus Stahl gebildeten Bodenform bewirkt die hohe Wärmeleitfähigkeit des Stahls eine schnelle Abkühlung und Erstarrung der Schmelze an den Kontaktstellen, die zur gerichteten Erstarrung unter Ausbildung eines feinen, kolumnar-stengelig erstarrten Gefüges führen kann. Der noch flüssige Teil der Gießschmelze wird durch den Flächenkontakt zwischen beiden Flanken auch bei einer bevorzugten, aber nicht notwendigen Druckbeaufschlagung der Schmelze durch den Speiser in Position gehalten und an einem vorzeitigen Austreten aus der Bodenkokille gehindert. Weiterhin wirkt die Nutfläche als druckdichte Fläche bei einer Druckbeaufschlagung durch den Speiser. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn durch die gute Wärmeisolierung des Speiser- materials die Schmelze im Speiser noch keine stabile Randschale gebildet hat und somit die flüssige Schmelze durch die Druckbeaufschlagung durch den Speiser poröse Einlegeteile zum Beispiel zur Muldenrandbewehrung infiltrieren kann. Während sich besonders beim Infiltrieren von porösen Einlegeteilen eine Druckbeaufschlagung der Schmelze als vorteilhaft erwiesen hat und bevorzugt wird, kann die Ausbildung einer Brennraummulde in einem aufgeschrumpften Werkstück auch ohne Druckbeaufschlagung erfolgen und erfindungsgemäß durch schnelle Abkühlung eine gerichtete Erstarrung bewirken.
Von besonderem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Gießwerkzeug ist dabei, dass die umlaufende Nut bzw. der umlaufende Kragen vom Speiser radial beabstandet und von diesem getrennt angeordnet ist, so dass der Speiser an sich beim Erstarren der Gießschmelze nicht durch Aufschrumpfen der Gießschmelze belastet wird, wie dies beispielsweise bei dem Speiser aus der DE 10 2004 052 231 A1 der Fall ist.
Das erfindungsgemäße Gießwerkzeug für einen Kolben umfasst dabei die erwähnte Gießform zum Formen des Kolbens aus der Gießschmelze, den Gießboden mit dem zentral angeordneten Speiser zum Speisen der Gießschmelze in die Gießform und eine in den Speiser mündende Druckgasleitung zum Komprimieren der Gießschmelze innerhalb der Gießform. In dem Gießboden ist dabei wahlweise die um den Speiser umlaufende und zu diesem radial beabstandete, vorzugsweise ringförmige, insbesondere kreisringförmige Nut und/oder der um den Speiser umlaufende und zu diesem radial beabstandete, vorzugsweise ringförmige, insbesondere kreisringförmige Kragen vorgesehen. Die Nut weist eine innere Nutflanke zum Formen der Gießschmelze zu einer ringförmigen Dichtrippe dergestalt auf, dass eine innere Rippenflanke der Dichtrippe abdichtend an der inneren Nutflanke anliegt, wenn die Gießschmelze in der Nut erstarrt, wogegen der Kragen eine äußere Kragenflanke zum Formen der Gießschmelze zu einer ringförmigen Dichtnut dergestalt besitzt, dass eine äußere Nutflanke der Dichtnut abdichtend an der äußeren Kragenflanke anliegt, wenn die Gießschmelze erstarrt. Beiden komplementären Ausführungsformen ist dabei gemein, dass bei einem Erstarren der Gießschmelze keine Belastung auf den Speiser, insbesondere den Speiserkragen wie aus DE 10 2004 052 231 A1 bekannt, ausgeübt wird und keine vorzeitige Erstarrung im Speiser stattfindet.
Zur Realisierung einer vorteilhaften Leichtbauweise des Kolbens kommt dabei etwa die Verwendung einer geeigneten Aluminiumlegierung als Gießschmelze in Betracht. Durch die Wahl spezifischer Legierungselemente, die in das durch Schmelzen verflüssigte Aluminium eingebracht werden, lassen sich Eigenschaften wie Härte, Vibrationsabsorbtion, Zähigkeit sowie Zerspanbarkeit des Kolbenrohlings für die mechanische Bearbeitung gezielt beeinflussen.
Wegen ihrer Dünnflüssigkeit, geringen Schwindung und anderer positiver Gießeigenschaften hat sich beispielsweise eine Aluminium-Silizium-Legierung als leichtmetallische Gießschmelze bewährt, die ihr Eutektikum bei einem Masseanteil von annähernd 12% Silizium aufweist. Für das vorgeschlagene Verfahren empfiehlt sich hier gleichwohl ein untereutektisches oder auch leicht übereutekti- sches Mischungsverhältnis, das der resultierenden Aluminiumlegierung einen Erstarrungsbereich verleiht, in dem neben der Gießschmelze bereits auch ein kleiner Anteil fester Phasen vorliegt. Die erfindungsgemäße Dichtwirkung der erstarrenden Rippe wird auf diesem Wege frühzeitig erzielt. Auch die Beimischung eines Massenanteils von bis zu 6 % Kupfer, bis zu 3% Nickel und bis zu 1 % Magnesium mag als zielführend erachtet werden, um die Festigkeit des Kolbenrohlings zusätzlich zu erhöhen. Alle Legierungsanteile sind in Gewichts-% angegeben. Die Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Verfahren zur Herstellung eines Kolbens mittels eines mehrteiligen Gießwerkzeugs, eine Gießschmelze über einen separaten Einlauf des Gießwerkzeugs einzufüllen, wobei die Gießschmelze mittels einer in den Speiser mündenden Druckgasleitung innerhalb des Gießbodens mit Druck beaufschlagt wird. Dabei wird das infolge der Schwindung der erstarrenden Schmelze und der Infiltration ggfs. vorhandener poröser Einlegeteile fehlende Volumen aus dem Speiser in die Gießform nachgeliefert. Die Gießschmelze erstarrt dabei in einer den Speiser in dem Gießboden umlaufenden und von diesem radial beabstandeten Nut derart zu einer ringförmigen Dichtrippe, dass eine innere Rippenflanke der Dichtrippe abdichtend an einer inneren Nutflanke der Nut vom Kolbengießwerkzeug anliegt. Alternativ dazu kann an dem Gießboden anstelle der Nut oder zusätzlich zu dieser auch ein Kragen vorgesehen sein, sodass die Gießschmelze an diesem umlaufenden und von dem Speiser radial beabstandeten Kragen derart zu einer ringförmigen Dichtnut erstarrt, dass eine äußere Nutflanke der Dichtnut abdichtend an einer äußeren Kragenflanke des Kragens des Kolbengießwerkzeugs anliegt. Beiden Ausführungsformen ist dabei gemein, dass bei einem Erstarren der Gießschmelze keine mechanische Belastung auf den Speiser durch Aufschrumpfen ausgeübt wird, sondern sich das aufgeschrumpfte Gussstück durch eine über die Dichtfläche ausgeübte Druckkraft unmittelbar am Gießboden abstützt und dabei entlang der Dichtfläche eine Abdichtung bewirkt.
Eine besonders günstige Ausführung ergibt sich dann, wenn der Kragen der Bodenform bereits möglichst konturnah zur Form der späteren Verbrennungsmulde, insbesondere des Muldenrandes und -halses ausgeführt wird. Durch das Einbringen von Kühlkanälen im Gießboden nahe der Nut oder dem Kragen und durch eine entsprechende Kühlung in Verbindung mit dem Flächenkontakt an der Dichtfläche unter dem Aufschrumpfdruck kann der Wärmeentzug aus der Schmelze beschleunigt werden. Dies führt in der Umgebung der Kontaktfläche zu einer ver- besserten Gefügeausprägung und dadurch höheren Gussteilqualität durch die beschleunigte Erstarrung. Ferner ermöglicht die schnellere Erstarrung eine frühere Druckbeaufschlagung zur besseren Infiltration von porösen Einlegeteilen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das vorgeschlagene Herstellungsverfahren dabei als Schwerkraftkokillen- oder Niederdruckgussverfahren unter einem Druck zwischen 0,3 bar und 20 bar durchgeführt. Bei gegenüber zweckähnlichen Sandgussverfahren verringertem Platzbedarf wird auf diesem Wege eine weitgehende Vollmechanisierung mittels geeigneter Roboter ermöglicht, was die Gießleistung beträchtlich erhöhen kann.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Gießwerkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform, mit radial außen liegender Nut im Gießboden des Kolbengießwerkzeuges, eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Gießwerkzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform, mit radial innen liegender Nut im Gießboden des Kolbengießwerkzeuges, eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Gießwerkzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform, mit radial außenliegendem Ringkragen im Gießboden des Kolbengießwerkzeuges , der Ringkragen kann analog Figur 2 auch innenliegend ausgeführt werden eine Detaildarstellung A aus Fig. 1 und 2, eine Detaildarstellung B aus Fig. 3, eine Darstellung wie in Fig. 1 , jedoch mit porösem Einlegeteil, eine Darstellung wie in Fig. 2, jedoch mit porösem Einlegeteil, eine Darstellung wie in Fig. 3, jedoch mit porösem Einlegeteil. eine der Fig. 3 mit Ringkragen im Gießboden ähnliche Darstellung, in der eine durch den Ringkragen vorgegossene Muldenform eingezeichnet ist. Entsprechend den Fig. 1 bis 3 und 5 bis 8, weist ein erfindungsgemäßes Gießwerkzeug 1 für einen Kolben 2 eine Gießform 3 zum Formen des Kolbens 2 aus einer Gießschmelze 4 auf (vgl. Fig. 2). Die Gießform 3 besitzt einen Gießboden 5 mit einem vorzugsweise zentral angeordneten Speiser 6 zum Speisen der Gießschmelze 4 in die Gießform 3 und eine in den Speiser 6 mündende Druckgasleitung 7 zum Komprimieren der Gießschmelze 4 innerhalb der Gießform 3 (vgl. Fig. 2). Der Speiser kann beispielsweise aus Keramik ausgebildet sein. Gemäß der Erfindung ist nun eine in dem Gießboden 5 angeordnete, um den Speiser 6 ringförmig umlaufende und zu diesem radial beabstandete Nut 8 vorgesehen ist, mit einer inneren Nutflanke 9 (vgl. Fig. 4a) zum Formen der Gießschmelze 4 zu einer ringförmigen Dichtrippe 10 dergestalt, dass eine innere Rippenflanke 1 1 der Dichtrippe 10 abdichtend an der inneren Nutflanke 9 anliegt, wenn die Gießschmelze 4 in der Nut 8 erstarrt. Alternativ (oder zusätzlich) hierzu kann auch ein in dem Gießboden 5 angeordneter, um den Speiser 6 ringförmig umlaufender und zu diesem radial beabstandeter Ringkragen 12 vorgesehen sein (vgl. Fig. 3, 7 und 8), mit einer äußeren Kragenflanke 13 zum Formen der Gießschmelze 4 zu einer ringförmigen Dichtnut 14 dergestalt, dass eine äußere Nutflanke 15 der Dichtnut 14 abdichtend an der äußeren Kragenflanke 13 anliegt, wenn die Gießschmelze 4 unter Schwindung erstarrt. Dies bietet den großen Vorteil, dass der Speiser 6 beim Erstarren der Gießschmelze 4 nicht durch ein Schrumpfen der Gießschmelze 4 belastet wird. Zugleich wird einer vorzeitigen Ablösung des Kolbens 2 vorgebeugt. Die Dichtrippe 10 bzw. die Dichtflächen der Dichtnut 14 werden nach dem Entformen des Kolbens 2 beim Herstellen der endgültigen Form des Kolbenbodens abgedreht.
Gemäß den Fig. 1 sowie 5 ist dabei die Nut 9 bzw. der Kragen 12 radial außen angeordnet, wogegen sie gemäß den Fig. 2 und 6 radial innen angeordnet ist, das heißt einen geringeren Radialabstand zum Speiser 6 aufweist, als die in den Fig. 1 und 5 gezeigte Nut 9. Alternativ hierzu kann anstelle der Nut 9 selbstver- ständlich auch ein Ringkragen 12 vorgesehen sein, wie dies in den Fig. 3 und 7, dargestellt ist. Auch hier ist denkbar, dass der Ringkragen 12 weiter außen oder weiter innen angeordnet ist, wobei immer ein Abstand zum Speiser 6 besteht.
Die Nutflanke 9 oder die Kragenflanke 13 können dabei einen Neigungswinkel α zwischen 3° und 20°, vorzugsweise von 10°bis 15°, gegenüber einer Lotrechten 16 auf eine Oberfläche des Gießbodens 5 aufweisen. Einerseits ist der Neigungswinkel α klein genug zu wählen, um im Hinblick auf den Reibungskoeffizienten einen sicheren Halt des aufgeschrumpften Gussstücks an der Dichtfläche zu gewährleisten. Andererseits soll der Neigungswinkel α noch ausreichend groß sein, um ein leichtes Ausschalen des fertig gegossenen Kolbens 2 ermöglichen. Diese geometrische Gestalt gewährleistet zudem, dass die nach dem Aushärten der Gießschmelze 4 gebildete Dichtrippe 10 bzw. Dichtnut 14 ihrerseits eine innere Rippenflanke 1 1 bzw. äußere Nutflanke 15 definiert, die flächig an der besagten inneren Nutflanke 9 oder äußeren Kragenflanke 13 anliegt und den Gießboden 5 bzw. die Bodenkokille somit gegen ein vorzeitiges und unerwünschtes Austreten des Gießdrucks abdichtet und damit eine bestimmungsgerechte Infiltration der porösen Einlegeteile ermöglicht.
Mittels des Gießwerkzeugs 1 lässt sich ein Kolben 2 wie folgt herstellen: Zunächst wird die Gießschmelze 4 über den Einlauf 21 in den Gießboden 5 und darüber in die Gießform 3 des Gießwerkzeugs 1 eingespeist, wobei die Gießschmelze 4 mittels der in den Speiser 6 mündenden Druckgasleitung 7 innerhalb des Gießbodens 5 mit Druck beaufschlagt wird, um eine Lunkerbildung zu vermeiden und um poröse Eingießteile zu infiltrieren. Beim Eingießen der Gießschmelze 4 in die Gießform 3 tritt diese auch in die den Speiser 6 in dem Gießboden 5 ringförmig umlaufende und von diesem radial beabstandete Nut 8 und erstarrt zu einer ringförmigen Dichtrippe 10, wobei sich die jeweils innere Rippenflanke 1 1 der Dichtrippe 10 dicht an der inneren Nutflanke 9 der Nut 8 anlegt (vgl. die Fig. 1 , 2, 4a, 5 und 6). Alternativ hierzu kann die Gießschmelze 4 auch an dem den Speiser 6 in dem Gießboden 5 ringförmig umlaufenden und von diesem radial beabstandeten Ringkragen 12 derart unter Bildung einer ringförmigen Dichtnut 14 erstarren, dass eine äußere Nutflanke 15 der Dichtnut 14 abdichtend an der äußeren Kragenflanke 13 des Ringkragens 12 anliegt.
Die Gießschmelze 4 soll dabei nach dem Füllen der Gießform 3 und vor der vollständigen Erstarrung der Gießschmelze mit Druck beaufschlagt werden, frühestens nach dem Füllen der Gießform 3 und nach dem teilweise Erstarren einer Randschale des Kolbens sowie Teilbereiche des Einlaufs 21 . Um besonders hoch belastete Bereiche, wie beispielsweise einen Muldenrand 17 oder einen Ringträgerbereich des Kolbens verstärken zu können, kann vorgesehen sein, dort ein poröses Einlegeteil 18 (vgl. Fig. 5 bis 8) einzulegen. Darüber hinaus kann der Kolben weitere, nicht zu infiltrierende Einlegeteile enthalten, wie zum Beispiel Ringträger oder Salzkerne zur Bildung von Kühlkanälen.
Das Einlegeteil 18, insbesondere ein Ringträger oder ein Muldenrandschutz, kann beispielsweise porös sein und mittels auf die Gießschmelze 4 ausgeübtem Druck infiltriert werden. Gleichzeitig kann die Infiltration durch Erzeugen eines Unterdrucks mittels Saugleitungen 20 unterstützt werden. Für die Gießschmelze 4 kommt insbesondere eine naheutektische Aluminiumlegierung in Betracht, die einen Masseanteil von 10 % bis 14% Silizium und/oder einen weiteren Masseanteil von bis zu 6 % Kupfer, bis zu 3% Nickel und/oder bis zu 1 % Magnesium umfasst. Außerdem können zur Steigerung der Warmfestigkeit weitere Elemente, wie z.B. V und Zr (jeweils <0,2%), und zur Kornfeinung z.B. Ti (<0,2%) und P (<0,01 %) beigefügt werden. Als vorteilhaft für die Infiltrierbarkeit der porösen Einlegeteile hat sich eine naheutektische oder sogar untereutektische Auslegung der AlSi- Legierungen gezeigt. Außerdem wird eine Gießschmelze bevorzugt, die weitgehend frei von Verunreinigungen durch niedrigschmelzende Elemente mit einem Schmelzpunkt <490°C, wie z.B. Pb, Bi, Sn, Zn ist, wobei die Konzentrationen dieser Elemente einzeln jeweils unterhalb von 0,01 % liegen.
Das Gießen der Kolben 2 erfolgt im Schwerkraftkokillenguss- oder Niederdruckgussverfahren, die Erstarrung der Gießschmelze in der Gießform insbesondere unter einem Druck zwischen 0,3 bar und 20 bar.
In an sich bekannter Weise wird über den Einlauf 21 die beschriebene Gießschmelze 4 in das Gießwerkzeug 1 eingefüllt, so dass sich die freien Bereiche der Gießform 3 um einen Kern 19, der später das kleine Pleuelauge des Kolbens 2 bildet, herum mit Gießschmelze 4 auffüllen. Die spezielle Ausgestaltung von Gießboden 5 und Speiser 6 erlaubt die Bildung der den Speiserinhalt in Position haltenden Dichtrippe 10 bzw. Dichtnut 14, wenn das Gießwerkzeug zur Realisierung kurzer Zykluszeiten verfahrensgemäß zu einem Zeitpunkt geöffnet wird, bei dem der Inhalt des Speisers 6 noch teilweise innen flüssig sein kann. Die stabilisierende Wirkung der Dichtrippe 10 bzw. Dichtnut 14 wird dabei durch die erfindungswesentliche, den Speiser 6 in dem Gießboden 5 umlaufende Nut 8 bzw. in der komplementären Ausführungsform durch den Ringkragen 12 unterstützt, innerhalb welcher die Gießschmelze 4 unter Ausbildung der ringförmigen Dichtrippe 10 bzw. Dichtnut 14 erstarrt.
Innerhalb des Speisers 6 kann die Gießschmelze 4 hierzu bis auf ein gewünschtes Maß ansteigen, so dass oberhalb der eingefüllten Gießschmelze 4 nach dem Beenden der Zuführung von Gießschmelze 4 innerhalb des Speisers 6 ein Freiraum entsteht, über den die Gießschmelze 4 mit einem Gasdruck zwischen 0,3 bar und 20 bar beaufschlagt wird. Als vorteilhaft hat sich gezeigt, den Gießboden 5 des Kolbengießwerkzeuges 1 so zu gestalten, dass der Speiser 6 im Gießboden 5 im Außendurchmesser durch eine Hülse 22 geführt wird, an die die Druckleitung 7 druckdicht angeflanscht wird. Das Gas zur Druckbeaufschlagung wird dem Speiser 6 über die Druckgasleitung 7 zugeführt, die während des Einfüllvorganges der Gießschmelze 4 gegenüber der Umgebung hin offen ist, so dass ein Druckausgleich stattfinden kann (vgl. Fig. 2). Die Druckgasleitung 7 ist der Einfachheit halber lediglich in Fig. 2 und der Einlauf 21 und die Hülse 22 sind nur in Fig. 8 eingezeichnet, wobei klar ist, dass diese auch in anderen Ausführungsformen vorhanden sein können.

Claims

Ansprüche
1 . Gießwerkzeug (1 ) für einen Kolben (2) mit
- einer Gießform (3) zum Formen des Kolbens (2) aus einer Gießschmelze (4) und
- einem Gießboden (5) mit einem Speiser (6) zum Speisen der Gießschmelze (4) in die Gießform (3),
dadurch gekennzeichnet, dass
- eine in dem Gießboden (5) angeordnete, um den Speiser (6) umlaufende und zu diesem radial beabstandete, vorzugsweise ringförmige Nut (8) vorgesehen ist, mit einer inneren Nutflanke (9) zum Formen der Gießschmelze (4) zu einer umlaufenden, vorzugsweise ringförmigen Dichtrippe (10) dergestalt, dass eine innere Rippenflanke (1 1 ) der Dichtrippe (10) abdichtend an der inneren Nutflanke (9) anliegt, wenn die Gießschmelze (4) in der Nut (8) erstarrt, und/oder
- ein in dem Gießboden (5) angeordneter, um den Speiser (6) umlaufender und zu diesem radial beabstandeter, vorzugsweise ringförmiger Kragen (12) vorgesehen ist, mit einer äußeren Kragenflanke (13) zum Formen der Gießschmelze (4) unter Ausbildung einer umlaufenden, vorzugsweise ringförmigen Dichtnut (14) dergestalt, dass eine äußere Nutflanke (15) der Dichtnut (14) abdichtend an der äußeren Kragenflanke (13) anliegt, wenn die Gießschmelze (4) erstarrt.
2. Gießwerkzeug nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gießwerkzeug (1 ) eine in den Speiser (6) mündende Druckgasleitung (7) zum Komprimieren der Gießschmelze (4) innerhalb der Gießform (3) aufweist.
3. Gießwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nutflanke (9) oder die Kragenflanke (13) einen Neigungswinkel (a) zwischen 3° und 20°, vorzugsweise zwischen 10°und 15°, gegenüber einer Lotrechten (16) auf eine Oberfläche des Gießbodens (5) aufweist.
4. Gießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gießboden im Bereich der Nut (8) und/oder des Kragens (12) Kanäle aufweist, die zur Führung eines Kühlmediums eingerichtet sind.
5. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (2) mittels eines mehrteiligen Gießwerkzeugs (1 ), bei welchem
- eine Gießschmelze (4) mittels eines Einlaufs (21 ) in einen Gießboden (5) des Gießwerkzeugs (1 ) gefüllt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Gießschmelze (4) in einer den Speiser (6) in dem Gießboden (5) umlaufenden und von diesem radial beabstandeten, vorzugsweise ringförmigen Nut (8) derart zu einer vorzugsweise ringförmigen Dichtrippe (10) erstarrt, dass eine innere Rippenflanke (1 1 ) der Dichtrippe (10) abdichtend an einer inneren Nutflanke (9) der Nut (8) anliegt, und/oder
- die Gießschmelze (4) an einem den Speiser (6) in dem Gießboden (5) umlaufenden und von diesem radial beabstandeten, vorzugsweise ringförmigen Kragen (12) unter Ausbildung einer vorzugsweise ringförmigen Dicht- nut (14) erstarrt, dass eine äußere Nutflanke (15) der Dichtnut (14) abdichtend an einer äußeren Kragenflanke (13) des Kragens (12) anliegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nut (8) und/oder der Kragen (12) durch Führung eines Kühlmediums durch Kanäle gekühlt wird, die im Gießboden in Bereich der Nut (8) und/oder des Kragens (12) angeordnet sind.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gießschmelze (4) innerhalb des Gießbodens (5) mit Druck beaufschlagt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gießschmelze (4) nach dem Füllen der Gießform (3) und nach dem teilweise Erstarren mit einem Druck zwischen 0,35 bar und 20 bar beaufschlagt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Einlegeteil (18) in die Gießform (3) eingelegt und mittels des auf die Gießschmelze (4) ausgeübten Druckes infiltriert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gießschmelze (4) eine Aluminiumschnnelze mit einem Masseanteil von 10 % bis 14 % Silizium und einen weiteren Masseanteil von bis zu 6 % Kupfer, bis zu 3 % Nickel und/oder bis zu 1 % Magnesium umfasst.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Gießschmelze (4) vorhandene Verunreinigungen durch niedrigschmelzende Elemente mit einem Schmelzpunkt <490°C in einer von jeweils unterhalb von 0,01 % vorliegen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren im Schwerkraftkokillenguss- oder Niederdruckgussverfahren, durchgeführt wird.
*****
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107598088A (zh) * 2017-09-25 2018-01-19 泰州康乾机械制造有限公司 一种提升薄壁异型铝合金铸件出品率的方法
USD872781S1 (en) * 2018-04-13 2020-01-14 Foseco International Limited Breaker core
CN112719222A (zh) * 2020-12-30 2021-04-30 安徽省恒泰动力科技有限公司 一种双喇叭口陶瓷纤维冒口套及其制备方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3566952A (en) * 1967-10-26 1971-03-02 Wyman Curtis Lane Pressure feeding of casting using a feeder head
FR2237712A1 (en) * 1973-07-16 1975-02-14 Peugeot & Renault Gravity die casting light alloys - using compressed air above molten metal in combined downstick and feeder
JPS5732869A (en) * 1980-08-08 1982-02-22 Toyota Motor Corp Pressure casting method
US4491168A (en) * 1981-01-13 1985-01-01 Imperial Clevite Inc. Wear resistant insert for cast lightweighted pistons and method of casting
IN155115B (de) 1981-01-13 1985-01-05 Imp Clevite Inc
JPS5886968A (ja) * 1981-11-20 1983-05-24 Izumi Jidosha Kogyo Kk 繊維強化アルミニウム合金製ピストンの製造方法
JPH0347640U (de) * 1989-09-12 1991-05-02
CN2114521U (zh) * 1991-12-05 1992-09-02 贾振玉 重力浇注顺序结晶活塞金属模
JP3212245B2 (ja) * 1995-08-30 2001-09-25 マツダ株式会社 鋳造方法及び鋳造装置並びに鋳造品
DE19701085A1 (de) * 1997-01-15 1998-07-16 Kolbenschmidt Ag Verfahren und Anordnung zum Herstellen eines Ringträgerkolbens
JP3126704B2 (ja) 1999-06-30 2001-01-22 マツダ株式会社 複合用材料が鋳込まれた鋳造品の鋳造方法
DE29924140U1 (de) * 1999-07-09 2002-03-07 Al Sibai Faruk Vorrichtung zum Schwerkraftgießen von Gußteilen
CN1152189C (zh) * 2002-02-26 2004-06-02 刘毅 内燃机铝活塞及铸造方法
US7682469B2 (en) * 2002-07-22 2010-03-23 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Piston made of aluminum cast alloy and method of manufacturing the same
JP4217560B2 (ja) * 2002-07-22 2009-02-04 昭和電工株式会社 アルミニウム合金連続鋳造棒の製造装置
JPWO2004105980A1 (ja) * 2003-05-29 2006-07-20 コルベンシュミット株式会社 繊維強化アルミニウム合金ピストンの製造装置及びその製造方法
JP2004351472A (ja) * 2003-05-29 2004-12-16 Kolben Schmidt Kk 繊維強化アルミニウム合金ピストンの製造法
JP4237576B2 (ja) * 2003-08-11 2009-03-11 富士重工業株式会社 内燃機関のピストン
DE102004052231A1 (de) 2004-10-27 2006-05-11 Ks Kolbenschmidt Gmbh Verfahren zur Serienherstellung von Kolben für Brennkraftmaschinen unter Gasdruckeinwirkung
DE102004056519B4 (de) * 2004-11-24 2017-07-13 Mahle Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor
DE102005027540A1 (de) * 2005-06-15 2006-12-28 Ks Kolbenschmidt Gmbh Verkürzung der Taktzeit bei der Serienherstellung von Kolben für Brennkraftmaschinen
JP5916494B2 (ja) 2012-04-18 2016-05-11 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関用ピストンの製造方法
JP5859395B2 (ja) * 2012-07-27 2016-02-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関のピストン及びこのピストンの製造方法
CN102943192B (zh) * 2012-10-29 2014-05-07 中国兵器工业第五二研究所 一种铝活塞制造方法
JP6028546B2 (ja) * 2012-11-30 2016-11-16 いすゞ自動車株式会社 アルミニウム合金
CN203900447U (zh) * 2014-06-06 2014-10-29 沧州福沃德精工机械有限公司 用于铸造镶圈内冷活塞的模具

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