WO2014111573A1 - VERFAHREN UND GIEßFORM ZUR HERSTELLUNG VON GUSSTEILEN, INSBESONDERE ZYLINDERBLÖCKEN UND ZYLINDERKÖPFEN, MIT FUNKTIONALER ANBINDUNG DES SPEISERS - Google Patents

VERFAHREN UND GIEßFORM ZUR HERSTELLUNG VON GUSSTEILEN, INSBESONDERE ZYLINDERBLÖCKEN UND ZYLINDERKÖPFEN, MIT FUNKTIONALER ANBINDUNG DES SPEISERS Download PDF

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cast
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Henning Meishner
Alexander Wagner
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Nemak Wernigerode Gmbh
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D35/00—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds

Definitions

  • the invention relates to a method for casting
  • Casting in which a molten metal is poured through a feeder or separate runners or pouring channels into a mold cavity defining the casting, which mold comprises moldings defining the shape of the casting to be cast.
  • the invention relates to a casting mold for producing castings from a molten metal, wherein the casting mold defines a mold cavity and moldings, which determine the shape of the casting to be cast, as well as a feeder or separate runners or pouring channels, via which the melt in casting enters the mold cavity.
  • Mold according to the invention specially designed for the casting of castings by gravity casting.
  • the object of the invention was to specify a casting method and a casting mold which, even under the conditions explained above, the production of functionally correct and defect-free cast parts
  • the invention is based on the idea, for the production of castings, the feeder or runner or pouring channel, via which the melt is poured into the mold to bind functionally to the mold cavity of the mold.
  • the connection of the feeder takes place according to the invention
  • connection extends in particular over several levels of the component to be cast.
  • a molten metal is thus poured off in a manner known per se via a feeder or separate runners or pouring channels into a mold cavity bounded by a casting mold and imaging the casting.
  • the casting mold comprises molded parts which determine the shape of the casting to be cast.
  • the melt is now formed via at least two connections, at least one of which is formed as an additional channel leading through one of the molded parts and independent of the contour of the casting to be cast, in at least two regions
  • a mold according to the invention for producing castings from a molten metal defines a mold cavity and has moldings which conform to the shape of the mold
  • the feeder or the runners or pouring channels are connected by at least two connections, of which at least one
  • Tailored mold cavity which are assigned to different levels of the component to be cast.
  • the mold according to the invention can thus enter the melt in the usual way from the feeder or from the respectively provided runners or pouring channels in a conventional manner via channels into the casting mold, which form part of this casting in the finished casting.
  • the molten metal may be at least one more
  • independent channel is guided by one of those moldings that determine the contour of the casting.
  • Constant moldings are understood to mean all parts of the mold by which the shape of the casting is determined. These include in particular
  • Casting cores which are inserted into the casting mold to image on or in the casting recesses, cavities and the like.
  • the mold may be a sand mold or a permanent mold.
  • the mold comprises a feeder, this feeder having the volume required to feed the mold
  • the feeder may be formed in a so-called “feeder core" which is placed on or at the casting mold or integrated into the casting mold.
  • the feeder core may be designed not only to compensate for shrinkage
  • the feeder core is formed so that it closes the mold during solidification upwards.
  • the invention thus provides a method and mold for making castings wherein the casting mold cavity of the mold is filled with liquid metal, wherein in the mold cavity
  • Moldings are inserted, which reflect the later component geometry.
  • the invention is particularly suitable for gravity casting, including all conventional and
  • the invention is not only suitable for everyone
  • Casting solidification is thus usually done under gravity conditions.
  • the feeder is typically seated on the upper side of the mold seen in the direction of gravity.
  • the casting mold can have one or more regions in which the
  • Solidification speed compared to other areas or sections of the mold should be significantly accelerated.
  • the accelerated cooling can be done in a conventional manner by heat sink, often referred to as “cooling iron” or “cooling molds”, which are used in the mold and a locally limited increase in
  • the feeder is seen in the solidification direction, i. seen in the direction in which the
  • Feeding channels are guided by the contour-forming moldings. However, it is also conceivable to guide the feeder connections or feed channels through other moldings of the casting mold. Thus, corresponding channels can also be guided through the outer parts of the casting mold in order to selectively supply melt to specific zones of the mold cavity in which the casting is imaged.
  • Feeder channel or the respective feeder connection to be provided a wall which has a reduced thermal conductivity and thus thermally insulated the heat sink against the feed channels.
  • the wall may consist of molding sand, from which the respective contour-forming molded part is formed.
  • Feeder connections or channels be performed so that
  • Production of the invention is particularly suitable include cylinder heads and cylinder blocks for internal combustion engines. - -
  • the invention ensures the production of faultless cast components, making them especially for casting cylinder blocks in compliance with very high standards
  • Strengths in the area of the main bearings and in the area of the cylinder web is suitable.
  • Fig. 1 shows a first mold in a vertical section
  • Fig. 2 shows a second mold in a vertical section.
  • the feeder core 1 which acts as a gravity feeder, respectively forms the upper end of the respective casting mold G1, G2.
  • the feeder core 1 surrounds a feeder 2, via which the filling of the mold
  • each surrounded mold cavity 3 takes place with melt.
  • the filling of the mold G1, G2 can also be done in a conventional manner via separate runners and pouring channels.
  • Contouring mold parts 4a, 4b, 4c are provided in the mold G1, G2.
  • the casting mold G1 has a contour-forming molded part 5 and the casting mold G2
  • the mold parts 4a-4c and 5 and 6 are each formed in a manner known per se as casting cores and formed from molding sand. They are in the of the respective outer moldings Set 7 of the molds Gl, G2 bounded mold cavity 3 and form in the casting to be cast recesses, cavities and channels. Accordingly, the mold parts 4a-4c and 5,6 are destroyed in the coring of the mold G1, G2. While the mold parts 4a-4c and 5,6, the inner contour of the
  • the moldings 5,6 are within the respective
  • Mold cavity 3 positioned so that they border with their upper side to the respective feeder core 1 and
  • Mold G1, G2 are arranged.
  • the mold parts 5,6 delimit in this way within the mold cavity 3, two lateral regions 8,9 from each other, for example, the
  • the present in the feeder 2 melt on the respective molded part 5,6 is on.
  • the feeder 2 will have in the usual way a, indicated in Fig. 1 by a dashed line own ground in the
  • Section K1, K2 thus solidifies faster than the melt, which is present in the direction of gravity S above and below these sections K1, K2.
  • a feeder channel 16 formed in the vertical direction of the feeder 2 associated Top of the molding 5 to the lower portion 10 of the mold cavity 3 associated underside extends.
  • the feeder channel 16 opens directly in the feeder 2. Unless the above-mentioned, here indicated only by a dashed line in Fig. 1, practical embodiment is selected, in which the feeder 2 has its own ground, is
  • Casting mold Gl thus not only on the side portions 8,9 to the section 10 of the mold cavity 3, but also on the feeder channel 16 in the molded part 5. In this way, the flowing through the feeder channel 16 melt bypasses the critical sections K1, K2 and then even a continuous supply of the section 10 with melt safe, if in the sections K1, K2 already melt solidifies and the flow is obstructed there.
  • associated side surfaces of the molding 6 also each have a heat sink 17,18.
  • the heat sinks 17, 18 are arranged offset in the direction of the top side of the molded part 6, so that a narrow section 19, 20 of the lateral regions 8, 9 is still present underneath them bottom portion 10 of the mold cavity 3 of the mold G2 opens.
  • the Regions 8,9 associated side surfaces of the outer moldings of the mold G2 each have a further heat sink 21,22.
  • Sections Kl ', K2' is present.
  • a feed channel 23 is formed in the mold part 6 in the mold G 2 who is in an upper
  • Branching point extends, at which he branches into interchangeable branches 24,25.
  • each of the branches 24,25 molded over its own in the molded part 6
  • Feeder channel 23 to be connected to the feeder 2.
  • the branches 24,25 lead in the lateral direction to each one of the areas 8,9 respectively associated side surfaces of the molding 6.
  • the one branch 24 opens into the section 19 of the lateral region 8, while the branch 25 in the section 20 of the lateral region empties.
  • the existing below the critical sections Kl 'and K2 1 sections 19,20 can be supplied to the solidification of the melt present in them with melt.
  • the existing below the molding 6 lower portion 10 of Mold cavity 3 on this way, bypassing the
  • Mold G2 thus not only on the side portions 8,9 to the section 10 of the mold cavity 3, but also on the feeder channel 23 and its branches 24,25. In this way, a continuous supply of the sections 10, 19, 20 of the casting mold G 2 with melt is ensured, even if melt already solidifies in the sections K 1 ', 2 1 and the flow is hindered there.
  • Feeder channel 23 each have a wall 26,27 and 28,29
  • Moldings are made in the usual way 5.6 and one of the heat sinks 12,13,17,18 decreased
  • the invention thus makes it possible to reliably supply different regions and sections of the mold cavity with melt even within the mold, even if melt solidifies in other regions or out of others
  • melts in the connected to the feeder each upper and inner, via the respective feeder channel 16,23 connected to the feeder areas slower than slower in the sections Kl, K2 and Kl ', K2' existing melt are the melts in the connected to the feeder each upper and inner, via the respective feeder channel 16,23 connected to the feeder areas slower than slower in the sections Kl, K2 and Kl ', K2' existing melt.
  • upper and lower areas can be made possible, which solidify at the same time.
  • this embodiment of the invention allows the castings already in the partially solidified, ie not fully solidified state, to free from the outer moldings.
  • the component removal can therefore take place even in the doughy state of the feeder 2 in the invention.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Gussteilen, bei dem eine Metallschmelze über einen Speiser (2) oder separate Gießläufe oder Gießkanäle in einen von einer Gießform (G1,G2) umgrenzten, das Gussteil abbildenden Formhohlraum (3) abgegossen wird, wobei die Gießform (G1,G2) Formteile (4 -7) umfasst, die die Form des zu gießenden Gussteils bestimmen, und eine Gießform (G1,G2). Das erfindungsgemäße Gießverfahren und die Gießform gewährleisten auch unter den voranstehend erläuterten Voraussetzungen die Herstellung von funktionsgerechten und fehlerfreien Gussteilen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass 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 (16,23) ausgebildet ist, in mindestens zwei Abschnitte (8,9,10,19,20), die unterschiedlichen Ebenen des zu gießenden Gussteils zugeordnet sind, in den Formhohlraum (3) geleitet wird.

Description

Verfahren und Gießform zu Herstelltang von Gussteilen, insbesondere Zylinderblöcken und Zylinderköpfen , mit funktionaler Anbindung des Speisers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von
Gussteilen, bei dem eine Metallschmelze über einen Speiser oder separate Gießläufe oder Gießkanäle in einen von einer Gießform umgrenzten, das Gussteil abbildenden Formhohlraum abgegossen wird, wobei die Gießform Formteile umfasst, die die Form des zu gießenden Gussteils bestimmen.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung 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 sind das erfindungsgemäße Verfahren und 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.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Gießverfahren und eine Gießform anzugeben, die auch unter den voranstehend erläuterten Voraussetzungen die Herstellung von funktionsgerechten und fehlerfreien Gussteilen
gewährleistet .
Die Erfindung hat diese Aufgabe in Bezug auf das Verfahren durch die in Anspruch 1 angegebene Lehre gelöst.
Die Lösung der voranstehend in Bezug auf eine Gießform genannten Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, dass eine solche Gießform gemäß Anspruch 3 ausgebildet ist.
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 erfindungsgemäßen Verfahren zum 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.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren oder 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 ein Verfahren und eine Gießform zur Herstellung von Gussteilen zur Verfügung, bei dem 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. Vielmehr ist es grundsätzlich ebenso denkbar, die Vorteile der Erfindung für andere Gießverfahren zu nutzen, bei denen ebenfalls die Problematik besteht, dass im Zuge des Erstarrens durch in einem Abschnitt des Formhohlraums früher erstarrendes Metall der Zugang der Schmelze zu angrenzenden anderen Abschnitten des Formhohlraums eingeschränkt wird.
Die Befüllung der Gießform mit Schmelze und die
Gussteilerstarrung erfolgen demgemäß üblicherweise unter Schwerkraftbedingungen. In diesem Fall sitzt der Speiser typischerweise an der in Schwerkraftrichtung gesehen oberen Seite der Gießform. Die Gießform kann dabei ein oder mehrere Bereiche aufweisen, in denen die
Erstarrungsgeschwindigkeit gegenüber anderen Bereichen oder Abschnitten der Gießform signifikant beschleunigt werden soll.
Die beschleunigte Abkühlung kann in an sich bekannter Weise durch Kühlkörper erfolgen, 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 können Kühlkörper
vorgesehen sein, 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.
Bei Anwesenheit von Kühlkörpern können die in mindestens eines der konturbildenden Formteile eingeformten
Speiseranbindungen oder -kanäle so geführt sein, 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 Hauptlager und 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 Gl 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 Gl,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 Äusführungsbeispielen 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 Schwerkraftrichtung S gerichtete Erstarrung der in den Formhohlraum 3 gefüllten Metallschmelze.
Bei der Gießform Gl 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 Gl 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 Gl 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 Gl 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 Gl 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 Kl ' , K2 ' gelangt, erstarrt demzufolge schneller als die Schmelze, die in Schwerkraftrichtung S ober- und unterhalb dieser
Abschnitte Kl ' , 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 Kl' und K21 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 Kl ' , 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 Kl ' , 21 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 Gl 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 Kl,K2 bzw. Kl ' , 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
Gießformen
zwischen den einander zugeordneten Kühlkörpern
14,12 bzw. 15,13 vorhandene Abschnitte des
Formhohlraums 3 der Gießform Gl
zwischen den einander zugeordneten Kühlkörpern
17,22 bzw. 19,21 vorhandene Abschnitte des
Formhohlraums 3 der Gießform G2
Schwerkraftrichtung
Speiserkern
Speiser
Formhohlraum
Formteile
Formteil
Formteil
Außenformteile
seitliche Bereiche des Formhohlraums 3
Schwerkraftrichtung
unterer Abschnitt des Formhohlraums 3
Kühlkörper
Kühlkörper
Kühlkörper
Speiserkanal
Kühlkörper
enge Abschnitte
Kühlkörper
Speiserkanal
Abzweigungen des Speiserkanals 23
Wände
Wände

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Gießen von Gussteilen, bei dem eine
Metallschmelze über einen Speiser (2) oder separate Gießläufe oder Gießkanäle in einen von einer Gießform (G1,G2) umgrenzten, das Gussteil abbildenden Formhohlraum (3) abgegossen wird, wobei die Gießform (G1,G2) Formteile (4 - 7) umfasst, die die Form des zu gießenden Gussteils bestimmen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s 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 (16,23)
ausgebildet ist, in mindestens zwei Abschnitte
(8,9,10,19,20), die unterschiedlichen Ebenen des zu gießenden Gussteils zugeordnet sind, in den Formhohlraum (3) geleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Schmelze vom Speiser (2) oder von den Gießläufen oder Gießkanälen in Folge der Schwerkraftwirkung in den Formhohlraum (3) gelangt . 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) oder separate Gießläufe oder Gießkanäle umfasst, über den oder über die beim Abgießen die
Metallschmelze in den Formhohlraum (3) gelangt,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Speiser (2) oder die Gießläufe oder Gießkanäle durch mindestens zwei Anbindungen, von denen mindestens eine als zusätzlicher, durch eines der Formteile (5,6) führender und von der Kontur des zu gießenden Gussteils unabhängiger Kanal (16,23) ausgebildet ist, an mindestens zwei Abschnitte (8,9,10,19,20) des Formhohlraums (3) angebunden sind, die unterschiedlichen Ebenen des zu gießenden Bauteils zugeordnet sind.
Gießform nach Anspruch 3, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Speiser (2) oder die Gießläufe oder Gießkanäle in der Gießform
(G1,G2) an mindestens zwei in Schwerkraftrichtung (S) beabstandete Ebenen des zu gießenden Bauteils angebunden sind.
Gießform nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s in der Gießform (G1,G2) mindestens ein Kühlkörper
(12-15; 17, 18, 21, 22) angeordnet ist, der eine
beschleunigte Abkühlung der beim Abgießen in den Formhohlraum (3) gelangenden Metallschmelze bewirkt, und d a s s der mindestens eine zusätzliche Kanal (16,23) in einer Ebene mündet, die in Einströmrichtung der Schmelze unterhalb des Kühlkörpers (12- 15;17, 18,21,22) liegt.
6. Gießform nach Anspruch 5, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s 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.
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