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Verfahren und Vorrichtung zum Druckgießen von Metallteilen Die Erfindung
betrifft in erster Linie ein Verfahren zum Druckgießen von Metallteilen, bei dem
ein mit einer Metallauflage versehener Kern in die Form eingelegt und der Gußkörper
um diesen Kern herumgegossen wird.
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Von einem solchen zum Stande der Technik gehörigen Verfahren wird
dort Gebrauch gemacht, wo man Sandkerne verwendet, die durch eine von der Metallauflage
gebildete metallisierte Oberfläche zusammengehalten werden. Beim Gießen wird dann
die Metallauflage vom Gießmetall geschmolzen und derart in das Gießmetall eingeführt.
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Gemäß einem noch nicht zu Stande der Technik gehörigen Vorschlag soll
eine Hülse mit Hilfe eines auf einen einteiligen Kern kontinuierlich aufgebrachten
Überzuges verstärkt werden. Das bedingt, daß sämtliche Flächen des Kernes mit dem
Überzug versehen werden.
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Bei der Verwendung von zerlegbaren Kernen in Spritzgußformen entsteht
die Schwierigkeit, daß infolge des hohen Druckes, mit dem das Gießmetall in die
Form eingeführt wird, Teile des Metalls in die Trennungslinien zwischen den Kernteilen
eindringen und dort bei ihrer späteren Erstarrung Grate bilden. Die Entfernung dieser
Grate ist mit erheblichem Arbeitsaufwand verbunden und daher nachteilig.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Druckgießen
anzugeben, bei dem nach wie vor mehrteilige Kerne in den Druckgießformen verwendet
werden, das aber das Eindringen von Gießmetall während des Gießvorganges in die
Verbindungslinien und die Bildung von Graten verhindert.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung gemäß ihrem Grundgedanken dadurch,
daß unter Verwendung eines zerlegbaren Kernes ausgewählte Flächen der zum Kern zusammengestellten
Kernteile einschließlich wenigstens einiger der Verbindungslinien zwischen den Kernteilen
mit einem Metallüberzug versehen werden, dessen Dicke ausreicht, um den Zusammenhalt
der Kernteile während des anschließenden Gießvorganges aufrechtzuerhalten.
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Gemäß der Erfindung werden bestimmte Flächen und Verbindungslinien,
welche die Gratbildung hervorrufen, durch einen Schutzüberzug abgedeckt, der den
Zusammenhalt der Kernteile während des anschließenden Gießvorganges aufrechterhält
und dafür sorgt, daß kein Gießmetall in die Trennungslinien eindringen kann. Im
Ergebnis wird dadurch nicht nur erreicht, daß die Gratbildung entfällt, sondern
auch vermieden, daß sich die Einzelteile des zerlegbaren Kernes beim Gießen verschieben
können. Im Rahmen der Erfindung kann die Art des Schutzüberzuges noch verbessert
werden. Das geschieht gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal dadurch, daß
der Schutzüberzug aus einem Gemisch aus Metall und Metalloxyden besteht. Als vorteilhaft
erweist es sich im übrigen häufig, in an sich bekannter Weise das Metall und die
Metalloxyde so auszuwählen, daß sie einen höheren Schmelzpunkt als das Gießmetall
aufweisen.
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Neben der Art des Metallüberzuges kann aber auch der Kern selbst im
Rahmen der Erfindung vorteilhaft weitergebildet werden. Eine dieser vorteilhaften
Ausführungsformen besteht darin, daß wenigstens einer der Kernteile einen seitlichen
Vorsprung zur Herstellung einer Abkröpfung im Gußstück enthält und der Überzug diesen
Vorsprung bedeckt. Als zweckmäßig hat es sich im übrigen erwiesen, Vorrichtungen
vorzusehen, die eine vorübergehende Fixierung der einzelnen Kernteile ermöglichen.
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Nachfolgend wird zum besseren Verständnis der Erfindung eine Ausführungsform
derselben an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf
auseinandergezogene Teile eines zerlegbaren Kernes, wie er im Rahmen der Erfindung
verwendet werden kann,
F i g. 2 eine perspektivische Darstellung
der Teile nach F i g. 1, F i g. 3 eine perspektivische Ansicht der in F i g. 2 wiedergegebenen
Teile nach dem Zusammenbau, Fig.4 eine perspektivische Ansicht der zusammengesetzten
Kernteile nach dem Überziehen, -F i g. 5 und 6 einen Querschnitt durch ein fertiges
Gußstück zur Wiedergabe der Entnahmefolge der Kernteile, F i g. 7 - einen schematischen
Längsschnitt zur Wiedergabe der Zuordnung zwischen den Kernteilen und den anderen
Formelementen bei der Herstellung eines Gußstückes und F i g. 8 einen Schnitt längs
der Linie 8-8 der F i g. 7.
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Nach dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel wird
eiri Zylinder für eine Brennkraftmaschine gegossen.
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Ein zerlegbarer Kern, der in den F i g. 1 und 2 auseinandergenommen
dargestellt ist, hat einen mittleren Kernteil 10, der in einer Form einer Druckgieß=
maschine befestigt wird. Der Kernteil 10 besitzt Schultern 12 zur Abstützung von
Seitenteilen 14, 15 und 16. Stifte 17 an den Schultern 12 greifen in Bohrungen
18 im Fuß der zugeordneten Kernseitenteile. Die Kernseitenteile 14 und 16
besitzen Vorsprünge 20, die mit festen Formkernen 22 und 23 (F i g. 7) zusammenwirken
und die Ansaugkanäle für den Zylinder im fertigen Gußstück bilden.
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Das Kernseitenteil 15 hat seitliche Vorsprünge 25, welche durch Zusammenwirken
mit einem festen Kernteil 26 (F i g. 8) die Auspuffkanäle bilden. Die festen Kernteile
22, 23 und 26 ragen von der Düsenhälfte der Form in an sich bekannter Weise vor.
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Wie ersichtlich, hat. der beschriebene zerlegbare Kern einfache Fixierungsstifte
17 und nicht mehr ein wesentlich komplizierteres Schwalbenschwanzsystem zur Befestigung
der Seitenteile 14, 15 und 16 am Hauptkernteil10. Er ist daher weniger kompliziert
und billiger. Der Kern ist auf seiner Außenoberfläche glatt.
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Der mittlere Kernteil 10 besitzt einen Ansatz 30 zur Bildung einer
Aussparung im Kopf des Zylindergußstückes.
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Nachdem die Kernteile, wie aus F i g. 3 ersichtlich, zusammengesetzt
sind, werden sie nach F i g. 4 mit einem Metallüberzug 35 versehen, der grundsätzlich
von der gleichen Zusammensetzung wie das Metall sein kann, welches schließlich das
Gußstück bildet.
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Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Überzug 35
aus einem Metall, das eine hochverschleißfeste Fläche für den vom Kolben bestrichenen
Teil des Zylinders liefert. Dafür eignet sich eine Eisenlegierung, welche mit Hilfe
einer Metallspritzpistole aufgebracht wird. Dies führt zu einem Gemisch aus der
Eisenlegierung und Eisen-Oxyd. Wird der Überzug dadurch aufgebracht, daß man mehrmals
mit der Metallspritzpistole in Achsrichtung der zusammengebauten Kernteile über
diese hinwegfährt, während die Kernteile in einer geeigneten Befestigung in Umlauf
versetzt werden, dann zeigt sich, daß eine wünschenswerte Schichtung auftritt und
daß die Kornstruktur des Überzuges in Achsrichtung verlängert wird. Gegebenenfalls
kann der Überzug am einen Ende des Zylinders dicker als am anderen Ende gemacht
werden, um dort eine Verstärkung zu erhalten. Er kann auch hinsichtlich seiner Zusammensetzung
von einem. zum. anderen Ende geändert werden, um ihn im Verbrennungskammerende des
Zylinders widerstandsfähiger gegen Hitzeeinwirkung und im unteren oder Kurbelgehäuseende
des Zylinders so zu gestalten; daß er das Öl besser hält.
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In dem besonderen wiedergegebenen Fall ergibt sich aus der Verwendung
des Überzuges ein besonderer Vorteil, der bisher noch niemals erreicht werden konnte.
Bei Zweitakt-Brennkraftmaschinenzylindern aus Leichtmetalllegierungen traten bisher
Zerstörungen an den Ein- und Auslaßschlitzbereichen wegen der korrodierenden und
erodierenden Wirkungen der in-den-Zylinder Einströmenden und aus ihm ausströmenden
Gase auf. Die Beschädigungen sind besonders schwer an den Auspuffkanälen. Durch
Erstreckung des. Überzuges 35 über die Vorsprünge 25, um die das Metall: zur Bildung
der Auspuffkanäle gegossen wird,, weist das fertige Gußstück einen Überzug auf,
den Wandungen dieser Kanäle auf, der der Zerstörung während der gesamten Lebensdauer
der Maschine wirkungsvoll widersteht.
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Der Überzug 35 kann auch durch Eintauchen der zusammengesetzten Kernteile
oder durch Aufpinseln eines geeigneten Materials auf dieselben aufgebracht werden.
Diese- Verfahren sind anwendbar, wenn das Überzugsmaterial als Suspension in einer
Flüssigkeit unter Bildung einer; verarbeitbaren Begußmasse hergestellt werden kann.
Die aufgebrachte Masse wird dann zur Bildung eines Körpers, welcher während des
Druckgießens .nicht abgewaschen werden kann und die Kernteile vor dem Gießmetall
schützt, gebrannt oder ausgehärtet. Ohne Rücksicht auf das Aufbringverfahren für
das überzugsmaterial, d. h. unabhängig davon, ob das überzugsmaterial aufgepinselt,
aufgespritzt oder durch Eintauchen aufgebracht wird,. ist der Aufbringdruck praktisch
Null und das Überzugsmaterial wird deshalb nicht zwischen die Elemente des zerlegbaren
Kernes hereingedrückt. Das Eindringen des überzugsmaterials hängt selbstverständlich
von der Anpassung der Teile ab, wobei ein stärkeres Eindringen auftritt, wenn die
Teile locker aneinandersitzen, als wenn man sie sehr eng aneinander anpaßt. Das
Eindringen hängt auch von dem Ausmaß ab, in dem das überzugsmaterial die Kernteile
benetzt und bis zu einem gewissen Ausmaß auch von den Oberflächeneigenschaften der
Kernelemente selbst. Es ist deshalb wünschenswert, die Kernteile mit möglichst engen
Toleranzen zusammenzubauen, so daß die Trennstellen zwischen ihnen nicht breit sind.
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Es ist wünschenswert, daß die freiliegende Oberfläche des Überzuges
35 etwas rauh, unregelmäßig und porös ist, so daß sie am Gußstück haftet und vom
Kern überpflanzt wird.. Auf diese Weise erhält der Überzug eine größere Haftung
zum Gußstück als zu den glatten Kernstücken, auf denen er anfänglich hergestellt
oder niedergeschlagen ist.
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Die untere Grenze der Dicke des Überzuges 35 hängt von zwei Faktoren
ab. Einmal muß der überzug so dick sein, daß er die zusammengesetzten Kernteile
zusammen. mit den Stiften 17 zusammenhalten kann. Zum anderen muß er so dick sein,
daß er der Abwaschwirkung des in die Form während des Spritzgußvorganges eintretenden
geschmolzenen Metalls zu widerstehen vermag.
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Nachdem der zusammengesetzte Kern aus den Teilen 10, 14, 15 und 16
in der aus F i g. 4 ersichtlichen
Weise überzogen ist, wird er
in eine Form eingesetzt und der Druckgießvorgang eingeleitet. Dann wird der Kern
mit dem Gußstück ausgeworfen. Der überzug 35 haftet am Gußstück und wird auf letzterem
vom Kern überpflanzt. Der mittlere Kernteil 10 wird zuerst entfernt, wodurch sich
die Schwalbenschwanzverbindung zwischen diesem Element und den Seitenteilen 14,
15 und 16 löst, die nunmehr in der Reihenfolge, wie aus den F i g. 5 und 6 ersichtlich,
herausgenommen werden können.
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Alsdann kann das Gußstück in üblicher Weise bearbeitet und fertiggestellt
werden, indem man die Einlaß- und Auslaßkanäle öffnet. Man braucht dazu nur den
Steg aus überzugsmaterial, welcher sich über der freiliegenden Seitenfläche der
Vorsprünge 25 gebildet hat, an den Stellen wegzubrechen, wo die Kanäle überspannt
sind. Dies läßt sich ohne Schwierigkeiten durchführen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Gußstücke zeigen, daß
das überzugsmaterial zwischen die Kernteile nur wenige hundertstel Millimeter eindringt
und daß nur kleinere Rillen oder erhabene Linien am Gußstück verbleiben. Diese Grate
kann man ohne Schwierigkeiten vom Maschinenzylinder abhonen, kann sie aber natürlich
bei einigen Gußstücken, wo ihr Vorhandensein unwichtig ist, beispielsweise bei Ventilkörpern,
auch unbearbeitet lassen. Die Anwesenheit des überzugsmaterials stellt sicher, daß
kein Gußmetall als Grat in die Zwischenräume zwischen den Kernteilen eindringen
kann, das sonst eine rasche Zerstörung bei vielen zerlegbaren Kernen verursacht.
Außerdem verlängert das überzugsmaterial die Lebensdauer der Kernteile durch Verhinderung
einer unmittelbaren Berührung zwischen dem Gußmetall und den Kernteilen.