WO2015032427A1 - Verfahren zum entformen eines aus leichtmetallschmelze gegossenen gussteils aus einer giessform - Google Patents

Verfahren zum entformen eines aus leichtmetallschmelze gegossenen gussteils aus einer giessform Download PDF

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casting
mold
core
cores
passage
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PCT/EP2013/068277
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Valentin DIEL
Heiko Weber
Detlef Kube
Marcus Frank SPEICHER
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Nemak Dillingen Gmbh
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    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
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Definitions

  • the invention relates to a method for demolding a cast from a light metal melt casting from a mold.
  • the casting mold comprises at least one casting core which has two outer sides of the casting in the casting
  • Casting connecting through opening and is made of a molding material, which is bound by means of a decomposing binder under the influence of temperature.
  • the mold is in an oven a
  • thermal Entsanden known method are in practice, especially in the casting of engine blocks or cylinder heads for
  • Cast cores produced are also used in chill casting in order to mold channels and passage openings provided in the inner region of the respective casting.
  • the molding materials from which the casting cores of the type in question are formed usually consist of a mixture of a suitable molding sand and the
  • Binder which binds the individual particles of the molding sand together in the finished casting core and thus ensures the required dimensional stability of the molded core from the molding material.
  • the molding material may contain certain additives which improve the interaction of binder and foundry sand or the behavior of the respective casting core during casting of the melt.
  • the binder may be an inorganic binder which can be hardened by supplying heat or an organic binder which can be solidified by gassing with a reaction gas.
  • These binders have in common that they are theirs
  • Limit temperature is exceeded and the binder at least partially burns. Once this point is reached, the cores made using such binders disintegrate into fragments or individual sand particles that fall off the casting.
  • the aim is to control the disintegration of the casting cores so that the smallest possible amounts of molding material remain in or on the casting.
  • the temperature at which the heat treatment carried out for the thermal desanding takes place is set so high that the binder burns completely completely in the oven. The remaining molding sand can then be processed with little effort for reuse.
  • the thermal sanding can be used particularly effectively be, if, as, for example, from DE 693 18 000 T3 (EP 0 612 276 Bl) known, the desanding of the casting and the preparation of the molding sand with a
  • the fragments of the casting cores falling from the castings are collected in the furnace in a molding sand bed, which is fluidized by blowing in a stream of fluid gas in such a way that the
  • Fragments of molding sand are constantly in motion and quickly disintegrate into their individual sand particles as a result of their forced abrasive loading.
  • Casting mold comprising at least one casting core, which images in the casting a connecting two outer sides of the casting through opening and a molding material
  • Tempering binder is subjected to decaying binder, subjected to the mold for removal in an oven, a heat treatment in which it is heated to a temperature at which the binder of the casting core its binding effect
  • a passage which is formed in the casting core of the casting mold which images the through-opening is flowed through by hot gas whose temperature corresponds at least to the temperature at which the binder of the molding material loses its binding effect, so that the casting core forming the through-hole emerges
  • the passage of the casting mold is arranged in the casting core which images the passage opening in such a way that it leads from a first outside to another outside of the casting mold.
  • loss of binding effect it is meant in each case that the binder is at least in places unable to hold together the molding material of the casting core as a result of at least partial combustion or another type of chemical decomposition.
  • the inventively provided passage of the mold may already be present upon entry into the oven. In this case, to avoid too early becoming ineffective
  • Material e.g. Cardboard, sand, flammable or
  • the lid burns after a very short time in the oven, so that the effect used in the invention, namely the flow through the passage of hot gas is produced in the oven.
  • the passage first in the oven, for example by the mold being designed so that the passage is released when, as a result of the decomposition of the binder, a first mold part falls off the mold, or in that the passage is introduced into the mold by mechanical force in the entrance area of the furnace.
  • a mold is used, the is designed such that the intensity with which it is exposed to the hot atmosphere prevailing during the heat treatment, compared to the conventional
  • Mold provided at least one passage over which hot gas formed from the furnace atmosphere also passes to the inside of the castings lying casting molds of the mold.
  • the cores arranged in the interior of the casting are heated quickly to a temperature at which their binder loses its effect. This applies first to the casting core which is provided with the through-flow of hot gas, but also, if present, for the casting cores adjacent to it, which image further channels, cavities and the like in the casting.
  • Guided hot gas may contain oxygen.
  • Hot gas also reach the inner lying areas of the mold deliberately larger amounts of oxygen, thereby promoting the combustion of the molding material binder and
  • Casting cores is accelerated and completed.
  • the accelerated heating caused by the inventive direct flow from the inside of the casting cores of the casting mold with hot gas leads to increased thermal Tensions in the cores, which also become one
  • Mold is vertically aligned in the oven. This can be achieved particularly easily when it comes to the
  • Internal combustion engines is, each having at least one cylinder opening and the adjacent crankcase by at least one in accordance with the invention with a
  • Passage is formed for the hot gas provided casting core.
  • Implementation of the method according to the invention provided the passage opening of the casting by two or more casting cores to be mapped, each one Identify passage, wherein the passages of the cores are connected to each other and flowed through in the furnace together by hot gas.
  • Embodiment is the above-mentioned mold for an engine block for an internal combustion engine, in which the respective cylinder opening by one or more
  • Casting cores is formed, sitting on another casting core, which forms the crankcase of the engine block.
  • all of these cores are provided with a passage, these passages are aligned optimally aligned, so that an intensive unhindered flow with hot gas is possible.
  • the invention has been found in such molds, which are formed as a core package, which is composed of two or more casting cores.
  • a core package which is composed of two or more casting cores.
  • such a core package not only casting cores, but in a conventional manner and cooling elements made of metal or Cromerzsand, such
  • cooling iron for the storage lane, the cylinder bore or other highly stressed areas of the internal combustion engine Includes cooling iron for the storage lane, the cylinder bore or other highly stressed areas of the internal combustion engine. These include cooling molds,
  • Cooling iron plates which can replace complete cores, and all comparable functional parts.
  • liners which consist of a higher loadable material than the
  • Casting cores of a core mold package can be improved by the fact that in the outer side parts of the
  • Casting forming core cores of the core package depressions are molded. Through these depressions not only in a conventional manner molding sand and concomitantly weight of the mold is saved, but also the
  • plate-shaped side parts generally cover the casting mold at its bottom, sides and on its cover side.
  • Solution annealing treatment of the casting is performed.
  • the invention takes place through a flow
  • thermal desanding realize the known preparation of the molding material, in which the fragments formed by the disintegration of the binder and falling from the casting fragments are collected and kept in the oven until the binder still contained in the fragments is burned.
  • the decomposition of the Fragments in individual molding sand particles can be assisted in a likewise known manner by keeping the collected fragments in the furnace by blowing a stream of gas into the molding material bed which is formed from the fragments in the furnace.
  • Heat treatment temperature can be residence or
  • Heat treatment furnace lingers, significantly reduced. This applies in particular when the desanding according to the invention is combined with a solution annealing treatment of the casting.
  • the solution annealing time i. E. the time over which the casting had to be kept at solution annealing temperature can be significantly reduced.
  • the throughput times required for the continuous desanding and solution treatment of engine blocks cast from an aluminum melt for internal combustion engines can be up to 60 minutes shorter than in conventional operation.
  • the practical investigations can be expected that even larger shortenings are possible.
  • Desanding remains significantly less residue on the casting than in the conventional approach, since not only in the region of the respective passage opening sets better gutting, but other internal cores of the mold are also warmed up faster, as a result of the faster heating of the casting, so that even with them begins an intensive disintegration of the binder and himself along with that, break down the cores into small fragments and sand particles, which can easily trickle out of the casting. In this way
  • FIG. 1 shows schematically: a mold in perspective view; the mold of Figure 1 in a view from above.
  • the mold according to FIG. 1 in a section along the section line XX entered in FIG. 1 shows the sequence of work steps completed in the production of a casting using the method according to the invention.
  • the rectangular mold 1 is used for casting a
  • the mold 1 is composed as a core package of a plurality of casting cores.
  • the casting cores are each prepared in a conventional manner from a molding material which has been formed as a mixture of a molding sand and an organic binder and optionally optionally added additives in a core shooting machine, not shown here to the casting cores, which then by
  • Begasen have been solidified with a reaction gas.
  • the cores may alternatively be used with any organic core manufacturing process known in the art, such as hot box, hot box, croning, hand molding and self-curing processes without catalysts,
  • the casting cores of the casting mold 1 include a casting core 2, which forms the bottom of the casting mold 1 and on which the other casting cores of the casting mold 1 are constructed, two casting cores 3, 4, one of which is associated with one of the longitudinal sides of the casting mold 1 and the delimiting the casting mold 1 on its longitudinal sides, two casting cores 5, 6, of which in each case one of the end faces of the casting mold 1
  • the depressions 8,9 are arranged and sunk over such a depth in the respective casting core 3 - 6, that on the one hand in the region of its bottom, a wall thickness remains sufficient to that of the
  • cover core 7 are four aligned perpendicular to the flat outer top surface 12 of the cover core 7 and in
  • the passage openings 13-16 can also be made with a membrane-like, integral with the surrounding
  • each two stacked annular casting cores 18a, 18b are seated on a central casting core 17 depicting the upper part of the crank space K of the engine block casting M in a seat provided for this purpose.
  • the G cordkerncrue 18 a, 18 b, 19 a, 19 b, 20 a, 20 b and 2 a, 21 b define with their outer peripheral surfaces each one of the four cylinder chambers of the engine block casting M, of which in Fig. 4
  • the cylinder chambers each form a passage opening of the engine block casting M.
  • the annular openings enclosed by the casting cores 18a-21b are simultaneously aligned with each other and with respect to the respective associated passage openings 13-16 of the closely associated on the associated edge of the respective upper casting core 18b, 19b 20b, 21b seated cover core 7, so that they form the continuation of the through holes 13-16.
  • the Naturalgangsöff 26 - 29 on.
  • the fürgangsöff openings 26 - 29 are funnel-shaped in the direction of the bottom core 2 widening formed in a further casting core 30, which forms the lower part of the crank chamber K and sits on the bottom core 2.
  • the casting mold 1 is assembled in a first processing station from the casting cores 2 - 7, 17, 18a - 21b and 30 and further casting cores not shown here for the sake of clarity.
  • the mold 1 is filled with aluminum melt.
  • the mold 1 is a horizontal oriented axis of rotation aligned so that it is above and the cover core 2 arranged in the direction of gravity below. In this way, one in the figures 1 - 3 is not
  • the mold 1 is again the horizontally oriented
  • Feeder is arranged in the direction of gravity below. This method, also referred to as “rotational casting”, achieves uniform solidification of the casting in the casting mold 1.
  • Mold 1 enters the mold 1 in a continuous furnace 0, in which the engine block M entsandet, the engine block M undergoes a solution annealing and the from
  • Mold 1 is prepared for reuse.
  • the casting mold 1 entering the furnace 0 is heated to the solution annealing temperature, which is typically in the range of 450-550 ° C., depending on the respectively processed Al casting alloy.
  • This solution annealing temperature is higher than the temperature at which the binder of the molding material of the casting cores of the casting mold 1 burns. In consequence of the natural convection put thereby
  • the disintegration of the casting mold 1 begins not only in the region of the outer casting cores 2-7 but also in the regions of the casting cores 17, 18a-21b and 30 within the casting mold 1 detected by the hot gas flows Hl-H4 the light metal of the engine block M not only from the outside of the mold 1 ago, but also heated from the inside quickly to the solution annealing temperature.
  • sloping fragments and sand particles B are collected in a provided under the conveying path F of the mold 1 in the furnace 0 sand bed SB.
  • Reclaimed molding sand S is returned for reuse to the core shooter, which produces the cores from which the respective casting mold 1 is assembled.
  • Motor block M are made. Finally, an outsourcing treatment is optionally carried out.
  • the temperature of the casting was in conventional and inventive operation when entering the furnace 0 each about 430 ° C.
  • the casting gas flowed through by hot gas according to the invention has reached the solution annealing temperature TLG of approximately 485 ° C., much faster than the conventionally heated casting without casting.
  • the hot gas flowed through casting according to the invention in the conventional oven 0 has approx. Lingered at the solution annealing temperature TLG for longer than 90 minutes

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entformen eines aus einer Leichtmetallschmelze gegossenen Gussteils (M) aus einer Gießform (1), die mindestens einen Gießkern (2-7,17, 18a-21b,30) umfasst, der in dem Gussteil (M) eine zwei Außenseiten des Gussteils verbindende Durchgangsöffnung (Z1 - Z3) abbildet und aus einem Formstoff hergestellt ist, der mittels eines unter Temperatureinwirkung zerfallenden Binders gebunden ist, wobei die Gießform (1) zum Entformen in einem Ofen (O) einer Wärmebehandlung unterzogen wird, bei der sie auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der der Binder seine Bindewirkung verliert. Um die Effektivität dieses Verfahrens zu erhöhen, schlägt die Erfindung vor, im Ofen (0) einen Durchgang (D1-D4), der in dem die Durchgangsöffnung abbildenden Gießkern (18a - 21b) der Gießform (1) ausgebildet ist, mit Heißgas (H) zu durchströmen, dessen Temperatur mindestens der Temperatur entspricht, bei der der Binder des Formstoffs seine Bindewirkung verliert, so dass der die Durchgangsöffnung (Z1 - Z3) abbildende Gießkern (18a-21b) in Folge der Einwirkung des Heißgases zu Bruchstücken (B) oder einzelne Sandpartikel zerfällt.

Description

Verfahren zum Entformen eines aus Leichtmetallschmelze gegossenen Gussteils aus einer Gießform
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entformen eines aus einer Leichtmetallschmelze gegossenen Gussteils aus einer Gießform. Die Gießform umfasst dabei mindestens einen Gießkern, der im Gussteil eine zwei Außenseiten des
Gussteils verbindende Durchgangsöffnung abbildet und aus einem Formstoff hergestellt ist, der mittels eines unter Temperatureinwirkung zerfallenden Binders gebunden ist. Zum Entformen wird die Gießform in einem Ofen einer
Wärmebehandlung unterzogen, bei der sie auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der der Binder des Gießkerns seine
Bindewirkung verliert.
Solche in der Fachwelt auch als "thermisches Entsanden" bekannte Verfahren werden in der Praxis insbesondere beim Guss von Motorblöcken oder Zylinderköpfen für
Verbrennungsmotoren aus Leichtmetall in großem Umfang eingesetzt. Gussteile dieser Art werden wegen ihrer in der Regel komplex filigranen Formgebung häufig in Gießformen gegossen, die als so genanntes "Kernpaket" aus einer
Vielzahl von jeweils aus Formstoff vorgefertigten
Einzelkernen zusammengesetzt sind. Aus Formstoff
hergestellte Gießkerne werden jedoch auch beim Kokillenguss eingesetzt, um im inneren Bereich des jeweiligen Gussteils vorgesehene Kanäle und Durchgangsöffnungen abzuformen. Die Formstoffe, aus denen die Gießkerne der hier in Rede stehenden Art geformt sind, bestehen üblicherweise aus einer Mischung aus einem geeigneten Formsand und dem
Binder, der beim fertigen Gießkern die einzelnen Partikel des Formsands aneinander bindet und so die erforderliche Formstabilität des aus dem Formstoff geformten Kerns gewährleistet. Zusätzlich kann der Formstoff bestimmte Additive enthalten, die das Zusammenspiel von Binder und Formsand oder das Verhalten des jeweiligen Gießkerns beim Abguss der Schmelze verbessern.
Bei dem Binder kann es sich um einen durch Wärmezufuhr verfestigbaren anorganischen oder einen durch Begasung mit einem Reaktionsgas verfestigbaren organischen Binder handeln. Gemeinsam ist diesen Bindern, dass sie ihre
Wirkung verlieren, wenn eine bestimmte obere
Grenztemperatur überschritten wird und der Binder zumindest teilweise verbrennt. Sobald dieser Punkt erreicht ist, zerfallen die unter Verwendung solcher Binder hergestellten Gießkerne in Bruchstücke oder einzelne Sandpartikel, die von dem Gussteil abfallen. Ziel ist es dabei, den Zerfall der Gießkerne so zu steuern, dass möglichst geringe Mengen an Formstoff in oder an dem Gussteil zurückbleiben.
In der Praxis wird die Temperatur, bei der die für die thermische Entsandung durchgeführte Wärmebehandlung stattfindet, so hoch eingestellt, dass der Binder im Ofen weitestgehend vollständig verbrennt. Der zurückbleibende Formsand kann dann mit geringem Aufwand für eine erneute Verwendung aufbereitet werden.
Besonders effektiv kann das thermische Entsanden genutzt werden, wenn, wie beispielsweise aus der DE 693 18 000 T3 (EP 0 612 276 Bl) bekannt, die Entsandung des Gussteil und die Aufbereitung des Formsands mit einer
Lösungsglühbehandlung des Gussteils gekoppelt werden und diese drei Arbeitsschritte im kontinuierlichen Durchlauf in einem Ofen absolviert werden. Um das Ergebnis der
Aufbereitung des Formsands zu verbessern, werden die von den Gussteilen abfallenden Bruchstücke der Gießkerne im Ofen in einem Formsandbett aufgefangen, das durch Einblasen eines Fluidgasstroms so fluidisiert wird, dass die
Bruchstücke des Formsands beständig in Bewegung sind und in Folge ihrer dadurch erzwungenen abrasiven Belastung schnell in ihre einzelnen Sandpartikel zerfallen.
Die Verkopplung von thermischem Entsanden, Aufbereitung des Formsands und Lösungsglühbehandlung des Gussteils bedingt eine vergleichbar lange Aufenthaltsdauer der Gussteile im jeweiligen Ofen. Wenn für eine betriebsgerecht
großtechnische Umsetzung bei Verfahren der hier in Rede stehenden Art die Gießformen und Gussteile im
kontinuierlichen Durchlauf wärmebehandelt werden sollen, führt dies zu DurchlaufÖfen beträchtlicher Länge. Auch zeigt sich, dass die thermische Entsandung von Gießkernen, die im Gussteil Durchgangsöffnungen abbilden, selbst dann nur unvollkommen zuverlässig gelingt, wenn es sich bei diesen Durchgangsöffnungen um Zylinderöffnungen oder desgleichen handelt, die einen großen Durchmesser besitzen.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe zu Grunde, die Effektivität und das Entsandungsergebnis eines Verfahrens der eingangs angegebenen Art zu verbessern. Die Erfindung schlägt zur Lösung dieser Aufgabe das in Anspruch 1 angegebene Verfahren vor.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Wie beim thermischen Entsanden der voranstehend erläuterten Art wird gemäß der Erfindung beim Entformen eines aus einer Leichtmetallschmelze gegossenen Gussteils aus einer
Gießform, die mindestens einen Gießkern umfasst, der in dem Gussteil eine zwei Außenseiten des Gussteils verbindende Durchgangsöffnung abbildet und aus einem Formstoff
hergestellt ist, der mittels eines unter
Temperatureinwirkung zerfallenden Binders gebunden ist, die Gießform zum Entformen in einem Ofen einer Wärmebehandlung unterzogen, bei der sie auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der der Binder des Gießkerns seine Bindewirkung
verliert. .
Erfindungsgemäß wird nun im Ofen ein Durchgang, der in dem die Durchgangsöffnung abbildenden Gießkern der Gießform ausgebildet ist von Heißgas durchströmt, dessen Temperatur mindestens der Temperatur entspricht, bei der der Binder des Formstoffs seine Bindewirkung verliert, so dass der die Durchgangsöffnung abbildende Gießkern in Folge der
Einwirkung des Heißgases zu Bruchstücken oder einzelne Sandpartikel zerfällt. Der Durchgang der Gießform ist dabei in dem die Durchgangsöffnung abbildenden Gießkern so angelegt, dass er von einer ersten Außenseite zu einer anderen Außenseite der Gießform führt. Wenn hier vom „Verlust der Bindewirkung" gesprochen wird, ist dabei jeweils gemeint, dass der Binder in Folge eines zumindest teilweisen Verbrennens oder einer anderen Art von chemischem Zerfall zumindest stellenweise nicht mehr in der Lage ist, den Formstoff des Gießkerns zusammenzuhalten.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Durchgang der Gießform kann schon bei Eintritt in den Ofen vorhanden sein. Dabei kann zur Vermeidung eines zu frühen Unwirksamwerdens des
Binders die Durchgangsöff ung zunächst durch ein
Hilfsmittel, wie einen dünnen Deckel aus brennbarem
Material, z.B. Pappe, Sand, brennbarem Flies oder
desgleichen verschlossen werden. Auf diese Weise wird der Gefahr entgegengewirkt, dass es im Bereich des Durchgangs schon vor dem Eintritt in den Ofen aufgrund des
Kamineffektes zu einer Durchströmung des Durchgangs mit Luft aus der Umgebung und damit einhergehend zu einer vorzeitigen Verbrennung des Binders des die
Durchgangsöffnung des Gussteils abbildenden Gießkerns. Der Deckel verbrennt nach sehr kurzer Zeit im Ofen, sodass der erfindungsgemäß genutzte Effekt, nämlich die Durchströmung des Durchgangs mit Heißgas im Ofen entsteht.
Alternativ ist es auch möglich, den Durchgang erst im Ofen auszubilden, beispielsweise dadurch, dass die Gießform so ausgebildet ist, dass der Durchgang freigegeben wird, wenn in Folge der Zersetzung des Binders ein erstes Formteil von der Gießform abfällt, oder dadurch, dass der Durchgang im Eingangsbereich des Ofens durch mechanische Krafteinwirkung in die Gießform eingebracht wird.
Gemäß der Erfindung wird also eine Gießform eingesetzt, die so ausgebildet ist, dass die Intensität, mit der sie der bei der Wärmebehandlung herrschenden heißen Atmosphäre ausgesetzt ist, gegenüber der konventionellen
Vorgehensweise deutlich erhöht ist. Hierzu ist an der
Gießform mindestens ein Durchgang vorgesehen, über den aus der Ofenatmosphäre gebildetes Heißgas auch zu innen im Gussteile liegenden Gießkernen der Gießform gelangt. Auf diese Weise werden auch die im Inneren des Gussteils angeordneten Gießkerne schnell auf eine Temperatur erwärmt, bei der ihr Binder seine Wirkung verliert. Dies gilt zuerst für den Gießkern, der mit dem vom Heißgas durchströmten Durchgang versehen ist, jedoch auch, sofern vorhanden, für die an ihn angrenzenden Gießkerne, die weitere Kanäle, Kavitäten und desgleichen im Gussteil abbilden.
Bei üblichen Wärmebehandlungsöfen für Gießformen und
Gussteile der hier in Rede stehenden Art enthält die
Ofenatmosphäre Sauerstoff, so dass auch das durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Durchgang der Gießform
geleitete Heißgas Sauerstoff enthalten kann. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäß vorgesehenen Durchströmung der Gießform mit Heißgas besteht dann darin, dass mit dem
Heißgas auch in die inneniiegenden Bereiche der Gießform gezielt größere Mengen an Sauerstoff gelangen, wodurch die Verbrennung des Formstoff-Binders gefördert und
dementsprechend der Zerfall auch der innenliegenden
Gießkerne beschleunigt und vervollständigt wird.
Neben dem beschleunigten Zerfall des Binders der Gießkerne führt die durch die erfindungsgemäße direkte Durchströmung von innen liegenden Gießkernen der Gießform mit Heißgas bewirkte beschleunigte Erwärmung zu erhöhten thermischen Spannungen in den Gießkerne, die ebenfalls zu einer
erhöhten Effektivität und zu einem optimierten Ergebnis der erfindungsgemäß bewirkten thermischen Entsandung beitragen.
Grundsätzlich ist es denkbar, den erfindungsgemäß durch den in der Gießform vorgesehenen Durchgang strömenden
Heißgasstrom durch ein Gebläse oder desgleichen zu
erzwingen. Praktische Versuche haben jedoch gezeigt, dass auch die natürliche Konvektion ausreicht, um die
erfindungsgemäß nutzbar gemachten Effekte zu erzielen. So tritt eine Kaminwirkung, durch die sich ein natürlicher Heißgasstrom durch den Durchgang bildet, in schon nahezu jeder beliebigen Ausrichtung des Durchgangs ein. Hierzu erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn der im Ofen von Heißgas durchströmte Durchgang des Gießkerns der
Gießform im Ofen vertikal ausgerichtet ist. Dies lässt sich besonders leicht verwirklichen, wenn es sich bei den
Leichtmetall-Gussteilen um Motorblöcke für
Verbrennungsmotoren handelt, deren jeweils mindestens eine Zylinderöffnung und der angrenzende Kurbelraum durch mindestens einen in erfindungsgemäßer Weise mit einem
Durchgang für das Heißgas versehenen Gießkern abgeformt wird .
Es versteht sich dabei von selbst, dass es entscheidend ist, dass der erfindungsgemäß vorgesehene Durchgang unabhängig davon vollständig durch die Gießform geführt ist, wie viele Gießkerne die jeweilige Durchgangsöffnung abformen. Dementsprechend kann bei einer für die
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehenen Gießform die Durchgangsöffnung des Gussteils durch zwei oder mehr Gießkerne abgebildet sein, die jeweils einen Durchgang ausweisen, wobei die Durchgänge der Gießkerne miteinander verbunden und im Ofen gemeinsam von Heißgas durchströmt werden. Ein Beispiel für eine solche
Ausgestaltung ist die oben bereits erwähnte Gießform für einen Motorblock für einen Verbrennungsmotor, bei dem die jeweilige Zylinderöffnung durch einen oder mehrere
Gießkerne abgeformt wird, die auf einem weiteren Gießkern sitzen, der den Kurbelraum des Motorblocks abformt.
Erfindungsgemäß sind sämtliche dieser Gießkerne mit einem Durchgang versehen, wobei diese Durchgänge optimaler Weise fluchtend ausgerichtet sind, so dass eine intensive ungehinderte Durchströmung mit Heißgas möglich ist.
Als besonders günstig hat sich die Erfindung bei solchen Gießformen herausgestellt, die als Kernpaket ausgebildet sind, das aus zwei oder mehr Gießkernen zusammengesetzt ist. Selbstverständlich kann dabei ein solches Kernpaket nicht nur Gießkerne, sondern in an sich bekannter Weise auch Kühlelemente aus Metall oder Cromerzsand, wie
Kühleisen für die Lagergasse, die Zylinderbohrung oder andere hochbeanspruchte Bereiche des Verbrennungsmotors umfassen. Hierzu zählen auch Kühlkokillen,
Kühleisenplatten, welche komplette Kerne ersetzen können, und alle vergleichbaren Funktionsteile. Ebenso können in dem Kernpaket zylinderförmige so genannte „Liner" sitzen, die aus einem höher belastbaren Material als das
Gussmaterial, aus dem der Motor gegossen ist und die im fertigen Verbrennungsmotor die Zylinderräume umgrenzen, in denen sich im Gebrauch die Kolben des Motors bewegen.
Die durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Gießform bewirkte schnelle und intensive Durchwärmung führt gerade bei Kernpaket-Gießformen zu hohen thermischen Spannungen und einem intensiven Abbrand des Binders, wodurch der vollständige Zerfall der innen und außenliegenden Gießkerne begünstigt wird. So konnte gezeigt werden, dass bei einer erfindungsgemäß erfolgenden thermischen Entsandung von Motorblöcken der Sand der mit dem heißgasführenden
Durchgang versehenen Gießkerne, die den Kurbelraum und die Zylinderöffnungen des Motorblocks abbilden, weitestgehend rückstandsfrei entfernt wurde und auch die außen liegenden Gießkerne zu einem deutlich größeren Teil entfernt werden konnten als dies bei konventioneller Vorgehensweise möglich ist .
Die Effektivität der Entsandung der außen liegenden
Gießkerne eines Gießform-Kernpakets lässt sich dadurch noch verbessern, dass in die die äußeren Seitenteile der
Gießform bildenden Gießkerne des Kernpakets Einsenkungen eingeformt sind. Durch diese Einsenkungen wird nicht nur in an sich bekannter Weise Formsand und damit einhergehend Gewicht der Gießform gespart, sondern auch die
Angriffsfläche für das Heißgas vergrößert. Auf diese Weise gelangen große Mengen Sauerstoff tief in den das jeweilige Seitenteil bildenden Gießkern, so dass dessen Binder in verkürzter Zeit weitestgehend vollständig verbrennt.
Sofern es sich bei der Gießform um ein Kernpaket handelt, decken in der Regel plattenförmige Seitenteile die Gießform an ihrem Boden, Seiten und an ihrer Deckelseite ab.
Insbesondere bei einer solcherart ausgestalteten Gießform hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn der mindestens eine die Durchgangsöffnung des Gussteils abbildende Gießkern an das jeweilige den äußeren Abschluss der Gießform bildende Seitenteil stößt und der Durchgang des die Durchgangsöffnung abbildenden Gießkerns in dem äußeren Seitenteil bis zur Außenfläche der Gießform
fortgesetzt ist. Das dann auch durch den Durchgang des jeweiligen Seitenteils strömende Heißgas bewirkt, dass die an den Durchgang angrenzenden Bereiche des Seitenteils schnell erwärmt werden mit der Folge, dass der dort
vorhandene Binder beschleunigt verbrennt und Spannungen entstehen, die den Zerfall des Seitenteils beschleunigen.
Als besonders effektiv hat sich die erfindungsgemäße
Vorgehensweise dann erwiesen, wenn die Wärmebehandlung, der die Gießform in dem Ofen unterzogen wird, als
Lösungsglühbehandlung des Gussteils durchgeführt wird. Die erfindungsgemäß erfolgende Durchströmung eines
innenliegenden Durchgangs der Gießform mit Heißgas bewirkt nicht nur eine schnelle Erwärmung des jeweils mit dem
Durchgang für das Heißgas versehenen Gießkerns, sondern begünstig auch eine beschleunigte und gleichzeitig
gleichmäßigere Erwärmung des Gussteilvolumens, da nun im Ofen die Wärme nicht mehr ausschließlich von der Außenseite bis zum Inneren des Gussteils vordringen muss, sondern auch Wärme direkt in einen innenliegenden Bereich geleitet wird.
Genauso wie die an sich bekannte Verkopplung mit einem Lösungsglühen lässt sich in Kombination mit einer
erfindungsgemäßen thermischen Entsandung die an sich bekannte Aufbereitung des Formstoffs verwirklichen, bei der die durch den Zerfall des Binders sich bildenden und von dem Gussteil abfallenden Bruchstücke aufgefangen und im Ofen gehalten werden, bis auch der in den Bruchstücken noch enthaltene Binder verbrannt ist. Die Zerlegung der Bruchstücke in einzelne Formsandpartikel kann dabei in ebenfalls bekannter Weise dadurch unterstützt werden, dass die aufgefangenen Bruchstücke im Ofen durch Einblasen eines Gasstroms in das sich aus den Bruchstücken im Ofen bildende Formstoffbett in Bewegung gehalten werden.
Im Ergebnis gelingt es mit der Erfindung somit auf einfache Weise, Gussstücke schneller und effizienter thermisch zu entkernen als dies bei konventioneller Verfahrensweise möglich ist. In Folge des schnelleren Zerfalls und der schnellen Erwärmung auf die jeweilige
Wärmebehandlungstemperatur kann die Aufenthalts- oder
Durchlaufzeit, über die die jeweilige Gießform bei der zum Entsanden erforderlichen Wärmebehandlung im
Wärmebehandlungsofen verweilt, deutlich reduziert werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die erfindungsgemäße Entsandung mit einer Lösungsglühbehandlung des Gussteils kombiniert wird. So konnte nachgewiesen werden, dass bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise die Lösungsglühzeit, d.h. die Zeit, über die das Gussteil auf Lösungsglühtemperatur gehalten werden musste, deutlich verkürzt werden kann.
Praktische Tests haben hier ergeben, dass bei
erfindungsgemäßer Vorgehensweise die Durchlaufzeiten, die zum im Durchlauf erfolgenden Entsanden und Lösungsglühen von aus einer Aluminiumschmelze gegossenen Motorblöcken für Verbrennungsmotoren benötigt werden, bis zu 60 Minuten kürzer sein können als bei konventioneller Betriebsweise. Die praktischen Untersuchungen lassen erwarten, dass auch noch größere Verkürzungen möglich sind.
Nach der erfindungsgemäß durchgeführten thermischen
Entsandung verbleibt am Gussstück deutlich weniger Restsand als bei konventioneller Vorgehensweise, da sich nicht nur im Bereich der jeweiligen Durchgangsöffnung ein bessere Entkernung einstellt, sondern in Folge der schnelleren Aufheizung des Gussteils andere innenliegende Kerne der Gießform ebenfalls schneller aufgewärmt werden, so dass auch bei ihnen ein intensiver Zerfall des Binders einsetzt und sich damit einhergehend die betreffenden Kerne in kleine Bruchstücke und Sandpartikel zerlegen, die leicht aus dem Gussteil ausrieseln können. Auf diese Weise
erfüllen erfindungsgemäß entsandete Gussteile höchste
Qualitätsanforderungen, ohne dass dazu aufwändige Maßnahmen für die Entfernung von Restschmutz und -sand aus den am Gussteil abzubildenden Kanälen betrieben werden muss.
Durch den erfindungsgemäß bewirkten schnellen Zerfall der Gießkerne und die schnelle Aufheizung des Gussteils können die zum thermischen Entkernen und die für die
gegebenenfalls damit kombinierte Lösungsglühbehandlung erforderlichen Wärmebehandlungs zeiten reduziert werden. Dies wiederum erlaubt es, die für eine im Durchlauf erfolgende Durchführung des Verfahrens benötigten Öfen kürzer und damit preisgünstiger zu bauen und mit geringerem Energieaufwand zu betreiben. Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Durchgang wird zudem Formstoff und Gewicht eingespart, was zusätzlich zu der durch die
erfindungsgemäße Vorgehensweise erzielte Kostenreduzierung beiträgt .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen jeweils schematisch: eine Gießform in perspektivischer Ansicht; die Gießform gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von oben; die Gießform gemäß Fig. 1 in einem Schnitt entlang der in Fig. 1 eingetragenen Schnittlinie X-X die Abfolge der bei der Herstellung eines Gussteils unter Einbindung des erfindungsgemäßen Verfahrens absolvierten Arbeitsschritte. die Temperaturentwicklung im Motorblock-Gussteils beim Durchlauf durch einen Durchlaufofen bis zum Erreichen der Lösungsglühtemperatur aufgetragen über die Zeit.
Die quaderförmige Gießform 1 dient zum Gießen eines
Motorblocks M für einen hier weiter nicht gezeigten
Verbrennungsmotor .
Die Gießform 1 ist als Kernpaket aus einer Vielzahl von Gießkernen zusammengesetzt. Die Gießkerne sind jeweils in an sich bekannter Weise aus einem Formstoff hergestellt, der als Mischung aus einem Formsand und einem organischen Binder sowie gegebenenfalls optional zugefügten Additiven in einer hier nicht dargestellten Kernschießmaschine zu den Gießkernen geformt worden ist, die anschließend durch
Begasen mit einem Reaktionsgas verfestigt worden sind.
Die Kerne können alternativ mit allen im Stand der Technik bekannten organischen Kernherstellungsverfahren, wie beispielsweise Warmbox, Hotbox, Croning, Handformverfahren und selbstaushärtende Verfahren ohne Katalysatoren,
hergestellt sein.
Zu den Gießkernen der Gießform 1 zählen ein Gießkern 2, der den Boden der Gießform 1 bildet und auf dem die anderen Gießkerne der Gießform 1 aufgebaut sind, zwei Gießkerne 3,4, von denen jeweils einer einer der Längsseiten der Gießform 1 zugeordnet ist und die die Gießform 1 an ihren Längsseiten abgrenzen, zwei Gießkerne 5,6, von denen jeweils einer einer der Stirnseiten der Gießform 1
zugeordnet ist und die die Gießform 1 an ihren Stirnseiten abgrenzen, sowie ein Deckkern 7, der die Gießform 1 an ihrer Oberseite abschließt.
In die den seitlichen Abschluss der Gießform 1 an deren Längsseiten bildenden Gießkerne 3,4 und die den seitlichen Abschluss der Gießform 1 an deren Stirnseiten bildenden Gießkerne 5,6 sind jeweils mehrere Einsenkungen 8,9
eingeformt. Die Einsenkungen 8,9 sind dabei so angeordnet und über eine solche Tiefe in den jeweiligen Gießkern 3 - 6 eingesenkt, dass einerseits im Bereich ihres Bodens eine Wandstärke verbleibt, die ausreicht, um den von der
Gießform 1 umschlossenen Gießraum sicher zu umgrenzen, andererseits aber zwischen den Einsenkungen 8,9 jeweils nur Stege 10,11 mit einer Dicke verbleiben, die eine für die Formsteifigkeit des jeweiligen Gießkerns 3 - 6 ausreichende Festigkeit gewährleistet, gleichzeitig jedoch ein einfaches Zerbrechen der Stege 8,9 und damit einhergehend des
jeweiligen Gießkerns 3 - 6 ermöglicht, wenn der Binder des Formstoffs, aus dem die Gießkerne 3 - 6 geformt sind, unwirksam wird. In den Deckkern 7 sind vier senkrecht zur ebenen äußeren Deckfläche 12 des Deckkerns 7 ausgerichtete und in
gleichmäßigen Abständen angeordnete Durchgangsöffnungen 13 - 16 eingeformt, die von der Deckfläche 12 in den von den Gießkernen 2 - 7 umschlossenen Raum führen.
In den an die Deckfläche 12 angrenzenden Randbereich der Durchgangsöffnungen 6 ist ein umlaufender Absatz
eingeformt. Auf diesem Absatz sitzt jeweils ein aus dem Formstoff, aus dem auch der Deckkern 7 selbst geformt ist, aus Pappe oder brennbarem Filz hergestellter, etwa 1 cm starker Deckel E, der lose in die Öffnung 13 - 16 gelegt ist, um die Durchgangsöffnungen 13 - 16 nach dem Abgießen des Motorblock-Gussteils M geschlossen zu halten, bis die zum Entsanden und Lösungsglühen durchgeführte
Wärmebehandlung beginnt. Alternativ zu einem separaten Deckel E können die Durchgangsöffnungen 13 - 16 auch mit einer membranartigen, einstückig mit dem umgebenden
Kernmaterial des Deckkerns 7 verbundenen Deckschicht verschlossen sein, die, wenn sie der bei der
Wärmebehandlung herrschenden Temperatur ausgesetzt ist, schnell zerbricht und die jeweilige Durchgangsöffnung 13 - 16 freigibt. In den Figuren 2 und 3 sind die Deckel E weggelassen, so dass die in der nachfolgend erläuterten Weise ausgebildeten, erfindungsgemäß vorgesehenen freien Durchgänge Dl - D4 durch die Gießform 1 erkennbar sind.
In dem von den Gießkernen 2 - 7 umschlossenen Raum sitzen auf einem zentralen den oberen Teil des Kurbelraums K des Motorblock-Gussteils M abbildenden Gießkern 17 in einem dafür jeweils vorgesehenen Sitz vier Paare von jeweils zwei aufeinander gestapelten ringförmigen Gießkernen 18a, 18b, 19a, 19b, 20a, 20b und 21a, 21b. Die Gießkernpaare 18a, 18b, 19a, 19b, 20a, 20b und 2ia,21b grenzen mit ihren äußeren Umfangsflachen jeweils einen der vier Zylinderräume des Motorblock-Gussteils M ab, von denen in Fig. 4 der
Übersichtlichkeit halber nur drei Zylinderräume ZI - Z3 symbolisch dargestellt sind. Die Zylinderräume bilden jeweils eine Durchgangsöffnung des Motorblock-Gussteils M. Die von den Gießkernen 18a-21b umschlossenen Ringöffnungen sind gleichzeitig fluchtend zueinander und in Bezug auf die jeweils zugeordneten Durchgangsöffnungen 13 - 16 des dicht auf dem ihm zugeordneten Rand des jeweils oberen Gießkerns 18b, 19b, 20b, 21b sitzenden Deckkerns 7 ausgerichtet, so dass sie die Fortsetzung der Durchgangsöffnungen 13 - 16 bilden.
In Verlängerung des Ringraums des jeweils unteren Gießkerns 18a, 19a, 20a, 21a der Gießkerne 18a-21b ist in den
plattenförmigen Gießkern 17 jeweils eine weitere
Durchgangsöffnung 22 - 25 eingeformt, die ebenfalls
fluchtend zu der zugeordneten Durchgangsöffnung 13 - 16 des Deckkerns 7 angeordnet ist.
An ihrem unteren dem Bodenkern 2 zugeordneten Ende gehen die Durchgangsöffnungen 22 - 25 jeweils in eine
Durchgangsöff ung 26 - 29 über. Die Durchgangsöff ungen 26 - 29 sind sich trichterförmig in Richtung des Bodenkerns 2 erweiternd in einen weiteren Gießkern 30 eingeformt, der den unteren Teil des Kurbelraums K abformt und auf dem Bodenkern 2 sitzt.
In den Bodenkern 2 sind schließlich vier weitere
Durchgangsöffnungen 31 - 34 eingeformt, von denen jeweils eine einer der Durchgangsöffnungen 26 - 29 zugeordnet ist. Die zueinander fluchtend und koaxial zu einer gemeinsamen Längsachse LI ausgerichteten Durchgangsöffnungen 13,22,26 und 31 bilden gemeinsam mit den von den Gießkernen 18a, 18b umgrenzten Ringöffnungen einen ersten Durchgang Dl, der von der ebenen AufStandfläche 35, mit der der Bodenkern 2 im Gebrauch auf dem jeweiligen Untergrund steht zur ebenfalls ebenen Deckfläche 12 des Deckkerns 7 führt.
In entsprechender Weise bilden die zueinander fluchtend und koaxial zu einer gemeinsamen achsparallel zur Längsachse LI angeordneten Längsachse L2 ausgerichteten
Durchgangsöffnungen 14,23,27 und 32 gemeinsam mit den von den Gießkernen 19a, 19b umgrenzten Ringöffnungen einen zweiten Durchgang D2, die zueinander fluchtend und koaxial zu einer gemeinsamen achsparallel zur Längsachse Li
angeordneten Längsachse L3 ausgerichteten
Durchgangsöffnungen 15,24,28 und 33 gemeinsam mit den von den Gießkernen 20a, 20b umgrenzten Ringöffnungen einen dritten Durchgang D3 und die zueinander fluchtend und koaxial zu einer gemeinsamen ebenfalls achsparallel zur Längsachse Li angeordneten Längsachse L4 ausgerichteten Durchgangsöffnungen 16,25,29 und 34 gemeinsam mit den von den Gießkernen 21a, 21b umgrenzten Ringöffnungen einen vierten Durchgang D4.
Zum Herstellen eines Motorblocks M wird in einer ersten Verarbeitungsstation aus den Gießkernen 2 - 7, 17, 18a - 21b und 30 sowie weiteren hier der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigten Gießkernen die Gießform 1 zusammengesetzt.
Anschließend wird die Gießform 1 mit Aluminiumschmelze gefüllt. Dabei ist die Gießform 1 um eine horizontal ausgerichtete Drehachse so ausgerichtet, dass sie oben und der Deckkern 2 in Schwerkraftrichtung unten angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine in den Figuren 1 - 3 nicht
sichtbare Einfüllöffnung eines in den Figuren 1 - 3
ebenfalls nicht dargestellten Speisers, über den die
Befüllung der Gießform 1 erfolgt, zum Befüllen oben
angeordnet, während sich der Speiser in Schwerkraftrichtung unten befindet. Nach Abschluss des Befüllvorgangs wird die Gießform 1 erneut um die horizontal ausgerichtete
Schwenkachse geschwenkt, so dass nun der Speiser und der Deckkern 7 oben liegen, währen die Einfüllöff ung des
Speisers in Schwerkraftrichtung unten angeordnet ist. Durch diese auch als "Rotationsguss " bezeichnete Methode wird eine gleichmäßige Erstarrung des Gussteils in der Gießform 1 erzielt.
Frühestens mit einsetzender und spätestens nach
vollständiger Erstarrung der Aluminiumschmelze in der
Gießform 1 läuft die Gießform 1 in einen Durchlaufofen 0 ein, in dem der Motorblock M entsandet, der Motorblock M eine Lösungsglühbehandlung durchläuft und der vom
Motorblock M abfallende Formstoff der Gießkerne der
Gießform 1 zur erneuten Verwendung aufbereitet wird.
Die in den Ofen 0 einlaufende Gießform 1 wird dazu auf die Lösungsglühtemperatur erwärmt, die abhängig von der jeweils verarbeiteten Al-Gusslegierung typischerweise im Bereich von 450 - 550 °C liegt. Diese Lösungsglühtemperatur ist höher als die Temperatur, ab der der Binder des Formstoffs der Gießkerne der Gießform 1 verbrennt. In Folge der natürlichen Konvektion setzen dabei
Heißgasströme H ein, die von unten durch die Durchgänge Dl - D4 der Gießform 1 strömen. Auf diese Weise beginnt der Zerfall der Gießform 1 nicht nur im Bereich der äußeren Gießkerne 2 - 7, sondern auch in den von den Heißgasströmen Hl - H4 erfassten Bereichen der Gießkerne 17, 18a - 21b und 30 im Inneren der Gießform 1. Gleichzeitig wird auch das Leichtmetall des Motorblocks M nicht nur von der Außenseite der Gießform 1 her, sondern auch von innen schnell auf die Lösungsglühtemperatur erwärmt.
Mit fortschreitender Erwärmung und damit einhergehender Verbrennung des Binders ihres Formstoffs wird der Binder zunehmend unwirksam und die seitlichen Gießkerne 2 - 7 und die inneren Gießkerne 2 - 7, 17, 18a - 21b und 30 beginnen zu zerbrechen. Die von dem Motorblock-Gussteil M
abfallenden Bruchstücke und Sandpartikel B werden in einem unter dem Förderweg F der Gießform 1 im Ofen 0 vorgesehenen Sandbett SB aufgefangen.
Um die im Sandbett SB gesammelten Bruchstücke B in Bewegung zu halten, um ihre Zerkleinerung und Regenerierung zu fördern, wird über in den Boden des Ofens 0 eingelassene Düsen Heißgas HG in das Sandbett SB geblasen. Durch die so erzielte Fluidisierung und Temperierung des Sandbetts SB verbrennt der restliche in den Gießkern-Bruchstücken B noch enthaltene Binder und die Bruchstücke B werden in ihre einzelnen Sandpartikel zerlegt. Der durch diese
Aufbereitung erhaltene Formsand S wird zur Wiederverwendung an die Kernschießmaschine zurückgeleitet, die die Gießkerne herstellt, aus der die jeweilige Gießform 1 zusammengesetzt wird . Je weiter das Motorblock-Gussteil M in Richtung des
Ausgangs des Ofens 0 gefördert wird, umso vollständiger wird die Entsandung des Motorblocks M, bis schließlich auch kleinste Bruchstücke B aus ihm herausgerieselt sind.
Mit Erreichen des Ausgangs des Ofens 0 ist dann auch die für die Lösungsglühbehandlung benötigte Zeit abgeschlossen, so dass das Motorblock-Gussteil M in einer unmittelbar anschließend durchlaufenen Station auf Raumtemperatur abgeschreckt werden kann. Daraufhin erfolgt eine
mechanische Bearbeitung, bei der der Speiser abgetrennt und weitere spanabhebende Bearbeitungsoperationen an dem
Motorblock M vorgenommen werden. Abschließend erfolgt dann optional noch eine Auslagerungsbehandlung.
In Fig. 5 ist der Temperaturverlauf des Motorblock- Gussteils M im Ofen O für ein in konventioneller
Betriebsweise entsandetes und lösungsgeglühtes Motorblock- Gussteil (gestrichelte Linie) und ein gleichartiges in erfindungsgemäßer Weise entsandetes und lösungsgeglühtes Motorblock-Gussteil (durchgezogene Linie) dargestellt. Die das jeweilige Gussteil enthaltenden Gießformen sind nach Unterschreiten der Liquidustemperatur der
Aluminiumschmelze, aus denen die Gussteile gegossen sind, jedoch bei noch nicht abgeschlossener Erstarrung des jeweiligen Motorblock-Gussteils, in den Ofen 0 eingetreten. Indem die Motorblock-Gussteile bereits im nur
teilerstarrten Zustand in den Ofen 0 geleitet werden, kann die ihnen in diesem Zustand noch innewohnende Gießhitze genutzt werden. Die Temperatur des Gussteils betrug bei konventioneller und erfindungsgemäßer Betriebsweise bei Eintritt in den Ofen 0 jeweils ca. 430 °C. Das erfindungsgemäß von Heißgas durchströmte Gussteil hat die Lösungsglühtemperatur TLG von ca. 485 °C jedoch deutlich schneller erreicht als das konventionell ohne Durchströmung erwärmte Gussteil.
Infolgedessen hat das erfindungsgemäß heißgasdurchströmte Gussteil im konventionellen Ofen 0 ca . 90 Minuten länger auf der Lösungsglühtemperatur TLG verweilt als das
konventionell behandelte Gussteil. Da gleichzeitig die Entsandung bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise wesentlich effektiver ablief, ermöglicht es somit die erfindungsgemäße Vorgehensweise, den Entsandungs- und Lösungsglühprozess um etwa 30 % gegenüber der konventionellen Verfahrensweise zu verkürzen .
BEZUGS ZEICHEN
1 Gieß orm
2 Boden-Gießkern
3,4 die Längsseiten der Gießform 1 abgrenzende Gießkerne
5, 6 die Stirnseiten der Gießform 1 abgrenzende Gießkerne
7 Deckkern
8,9 Einsenkungen
10,11 Stege
12 Deckfläche des Deckkerns 7
13 - 16 Durchgangsöffnungen des Deckkerns 7
17 Gießkern
18a - 21b ringförmige Gießkerne
22 - 25 Durchgangsöffnungen des Gießkerns 17
26 - 29 Durchgangsöffnungen des Gießkerns 30
30 Gießkern
31 - 34 Durchgangsöffnungen des Bodenkerns 2
35 AufStandfläche des Boden-Gießkerns 2
B Gießkern-Bruchstücke
Di - D4 Durchgänge
E Deckel
H Heißgas
HG Heißgas-Ströme
K Kurbelraum des Motorblocks M
M Motorblock-Gussteil
0 Durchlaufofen
S aufbereiteter Formsand
SB Sandbett
ZI - Z3 Zylinderräume des Motorblocks M
F Förderweg

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Entformen eines aus einer
Leichtmetallschmelze gegossenen Gussteils (M) aus einer Gießform (1), die mindestens einen Gießkern (2-7,17, 18a- 21b, 30) umfasst, der in dem Gussteil (M) eine zwei
Außenseiten des Gussteils verbindende Durchgangsöffnung
(ZI - Z3) abbildet und aus einem Formstoff hergestellt ist, der mittels eines unter Temperatureinwirkung
zerfallenden Binders gebunden ist, wobei die Gießform (1) zum Entformen in einem Ofen (0) einer Wärmebehandlung unterzogen wird, bei der sie auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der der Binder seine Bindewirkung verliert, 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 im Ofen (0) ein Durchgang (D1-D4), der in dem die
Durchgangsöffnung abbildenden Gießkern (18a - 21b) der Gießform (1) ausgebildet ist, von Heißgas (H) durchströmt wird, dessen Temperatur mindestens der Temperatur
entspricht, bei der der Binder des Formstoffs seine
Bindewirkung verliert, so dass der die Durchgangsöffnung
(ZI - Z3) abbildende Gießkern (18a-21b) in Folge der Einwirkung des Heißgases zu Bruchstücken (B) oder
einzelne Sandpartikel zerfällt.
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 der Durchgang
SI/cs 130987WO (D1-D4) des Gießkerns (18a-21b) der Gießform (1) im Ofen (0) vertikal ausgerichtet ist.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
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 Durchgangsöffnung (Z1-Z3) des Gussteils (1) durch zwei oder mehr Gießkerne (18a-21b) abgebildet ist, die jeweils einen Durchgang (D1-D4) ausweisen und d a s s die Durchgänge (D1-D4) der einer Durchgangsöffnung (Zl- Z3) zugeordneten Gießkerne (18a-21b) miteinander
verbunden und im Ofen (0) gemeinsam von Heißgas (H) durchströmt werden.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
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 Gießform (1) als aus zwei oder mehr Gießkernen (2-
7 , 17 , 18a-21b, 30 ) zusammengesetztes Kernpaket ausgebildet ist .
5. Verfahren nach Anspruch 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 die die äußeren Seitenteile der Gießform (1) bildenden Gießkerne (3-6) Einsenkungen (8,9) eingeformt sind.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
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 mindestens eine die Durchgangsöff ung (ZI - Z3) des Gussteils (M) abbildende Gießkern (18a-21b) an ein den äußeren Abschluss der Gießform (1) bildendes Seitenteil
SI/cs 130987WO (7) stößt und der Durchgang (D1-D4) des die
Durchgangsöffnung (Z1-Z3) abbildenden Gießkerns (18a-21b) in dem äußeren Seitenteil (7) bis zur Außenfläche (12) der Gießform (1) fortgesetzt ist.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
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 Wärmebehandlung, der die Gießform (1) in dem Ofen (0) unterzogen wird, als Lösungsglühbehandlung des Gussteils (M) durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
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 durch den Zerfall des Binders sich bildenden und von dem Gussteil (M) abfallenden Bruchstücke (B) mindestens des die Durchgangsöffnung abbildenden Gießkerns (2-
7 , 17 , 18a-21b, 30 ) aufgefangen werden und im Ofen (0) gehalten werden, bis auch der in den Bruchstücken (B) noch enthaltene Binder verbrannt ist.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
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 das Gussteil (M) ein Motorblock für einen
Verbrennungsmotor ist und d a s s die von dem
mindestens einen Gießkern (18a-21b) abgebildete
Durchgangsöffnung eine Zylinderöffnung (Z1-Z3) dieses Gussteils (M) ist.
QT 1 ir>QR7»n
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t, d a s s die Gießform (1) und das Gussteil (M) den Ofen (0) im kontinuierlichen Durchlauf durchlaufen.
PCT/EP2013/068277 2013-09-04 2013-09-04 Verfahren zum entformen eines aus leichtmetallschmelze gegossenen gussteils aus einer giessform WO2015032427A1 (de)

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