DE2119265C2 - Casting mold for large crank strokes and casting processes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießform für große Kurbelhübe mit einem dem flüssigen Stahl gegenüber formbeständigen Kern, der nach der Erstarrung entfernbar ist und ein Gießverfahren für die Gießform.The invention relates to a mold for large Crank strokes with a core that is dimensionally stable compared to liquid steel and can be removed after solidification and a molding method for the mold.

Bei bekannten Verfahren erfolgt die Herstellung großer Kurbelhübe, hierzu zählen insbesondere diejenigen, die ein Gewicht oberhalb von einer halben Tonne haben, entweder durch Schmieden oder durch Abgießen in eine aus feuerfester Masse bestehende Gießform.In known processes, the production of large crank strokes takes place, including in particular those that weigh more than half a ton, either by forging or by Pouring into a casting mold made of refractory mass.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines geschmiedeten Kurbelhubes ist aus der deutschen Patentschrift 1 101 108 bekannt. Gemäß der dort vorgeschlagenen Lösung wird aus einem Stab häffeswA method and apparatus for producing a forged crank stroke is known from US Pat German Patent 1 101 108 known. According to the solution proposed there, a rod becomes häffesw

Aus diesem Grund wird in der Zeitschrift »Gießereitechnik« (Gießereitechnik, 5. Jahrgang, 1959, Heft 1, Seite 4/9) vorgeschlagen, die Kurbelhübe in Schamozit-Fonnmasse einzuformen. Dieses Abgießen in feuerfeste Massen ist allgemeines Prinzip bei Stahlguß. Durch die Form aus feuerfester Masse erfährt der vergossene Stahl nur eine verhältnismäßig langsame Abkühlung, so daß der möglicherweise auftretende Lunker durch ein Nachfließen des Stahls aus dem Trichter ausgeglichen werden kann. Nach der Abkühlung des Stahlgußstückes wird die Sandform zerschlagen und das Gußstück herausgenommen.For this reason, the journal »Gießereitechnik« (foundry technology, 5th year, 1959, Issue 1, page 4/9) suggested that the crank strokes be molded in shamozite form. This pouring off in refractory masses is a general principle in cast steel. Learns from the refractory mass the cast steel only a relatively slow cooling, so that the possibly occurring Voids can be compensated for by a flow of steel from the funnel. After As the steel casting cools, the sand mold is smashed and the casting is removed.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, wieder verwendbare Gießformen zu schaffen und zu einer Verbesserung der Oberfläche der Stahlgußstücke (Kurbelhübe) beizutragen.The invention has the task of creating reusable casting molds and one Contribute to the improvement of the surface of the steel castings (crank strokes).

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gießform aus einem oberen und einem unteren Teil, welche eine gemeinsame Trennlinie bilden, aus Gußeisen besteht, wobei das Volumen der Gießform einem Kurbelhub mit einem Gewicht von 1 bis 100 Tonnen, insbesondere 3 bis 20 Tonnen entspricht, und der Kern aus gegen Stahl beständiger Kernmasse mit jeder seiner beiden Stirnflächen in und beiderseits der Trennlinie in die Seitenwand der Gießform eingepaßt ist.This object is achieved in that the mold consists of an upper and a lower part, which form a common dividing line, consists of cast iron, the volume the casting mold a crank stroke with a weight of 1 to 100 tons, in particular 3 to 20 tons corresponds, and the core of steel-resistant core mass with each of its two end faces in and is fitted into the side wall of the casting mold on both sides of the parting line.

Vorzugsweise weist die Gießform im Bereich der Stirnflächen des Kerns wärmespannungsmindernde Unterbrechungen auf. Diese sind τ. Β. durch senkrecht zur Trennlinie verlaufende Einkerbungen oder Aussparungen im oberen und unteren Teil der Gießform gegeben. Dadurch hat die Gießform die Möglichkeit »zu atmen«.The casting mold preferably has interruptions which reduce thermal stress in the region of the end faces of the core. These are τ. Β. by notches or recesses in the upper and lower part of the casting mold running perpendicular to the dividing line. This gives the mold the ability to "breathe".

Die Gießform besitzt mehrere in den freien Raum der Gießform weisende Eingußöffnungen für steigenden Guß. Die Eingußöffnungen sind vorzugsweise so angeordnet, daß der heraustretende Stahl keine übermäßige Erosion am Kein und am unteren Teil der Gießform verursachen kann. Durch die Anordnung mehrerer Eingußöffnungen wird der Impuls des austretenden Gießstrahles in weniger wirksame Einzelteile unterteilt. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Eingußöffnungen nicht direkt unterhalb des Kerns angeordnet sinH, da in diesem Fall der abgegossene Stahl in einen freien Raum einfließt. Hierzu dient insbesondere ein Eingußstein mit V-förmig verlaufenden öffnungen, die in den freien Raum der Gießform weisen. Bevorzugt werden trichterförmige Öffnungen.The casting mold has several pouring openings pointing into the free space of the casting mold for increasing ones Molding. The pouring openings are preferably arranged so that the emerging steel cannot cause excessive erosion on the bottom and bottom of the mold. By the arrangement If there are several pouring openings, the impulse of the exiting pouring stream becomes less effective Subdivided individual parts. Another advantage arises when the pouring openings are not directly below the Are arranged in the core, since in this case the cast steel flows into a free space. For this In particular, a sprue block with V-shaped openings that lead into the free space of the Casting mold show. Funnel-shaped openings are preferred.

Besonders bevorzugt wird ein Kern aus keramischem Material, wobei sich insbesondere zirkonoxydgeschlichtete Schamotte eignet. Gute Ergebnisse wurden auch bei einem Zementkern erzielt.A core made of ceramic is particularly preferred Material, zirconia-sized chamotte in particular being suitable. Good results have been also achieved with a cement core.

Von Vorteil kann ein mehrteiliger Kern sein, wie z. B. ein zylindrischer, gegebenenfalls blechumman-A multi-part core can be advantageous, such as B. a cylindrical, possibly sheet metal man-

2Π9265 \l 2Π9265 \ l

3 ^f 43 ^f 4

telter Kern für die Bohrung des Hauptlagers and der einanderliegend). Im oberen Teil 1 der Gießform beScheibe mit planparallelen Wänden als Trennwand findet sich der Trichter 7, wärmeisolierende Platten 8 der beiden Wangen. und die Entlüftungskanäie 9 für den keramischenmiddle core for the bore of the main bearing and the one lying on top of the other). BeScheibe in the upper part 1 of the mold The funnel 7 and heat-insulating plates 8 are found with plane-parallel walls as a partition of both cheeks. and the Entlüftungskanäie 9 for the ceramic

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Gießform Kern 3.When using the casting mold according to the invention core 3.

hat sich das nachfolgende Gießverfahren von beson- S Wie aus Fig. 1 und insbesondere 2 hervorgeht, ist derem Vorteil erwiesen: Von der Schmelze wird ein der Kern mit seinen beiden Stirnflächen 10 in die erster Anteil nach Augenschein bis an die obere Seitenwand des oberen und unteren Teils der Gieß-Grenze des Kurbelhubes vergossen und anschließend form 1, 2 eingepaßt. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsder zweite, für den Trichter vorgesehene Anteil der form des Eingußsteins, der in den unteren Teil der Schmelze fallend. Die Schmelze wird in bekannter io gußeisernen Form hineinragt. Der Eingußstein weist Weise mit einer Abdeckmasse abgedeckt Bekannte zwei V-förmig verlaufende Eingußöffnungen auf, die Maßnahmen mittels Schutzgas zu gießen, können sich trichterförmig erweitern. Fig. 4 zeigt die wärmeeine übermäßige Oxydation verhindern. Auch der spannungsmindernden Unterbrechungen 12 im BeAbguß in lackierten Formen ist möglich. reich der Stirnflächen 10 des Kerns, die im oberenThe following casting process has proven to be of particular importance. As can be seen from FIG Their advantage has been proven: The melt is one of the core with its two end faces 10 in the first portion by visual inspection up to the upper side wall of the upper and lower part of the pouring limit of the crank stroke and then form 1, 2 fitted. Fig. 3 shows an embodiment of the second, intended for the funnel portion of the shape of the sprue, which is in the lower part of the Falling melt. The melt protrudes in the well-known cast-iron shape. The sprue block shows Way covered with a covering known two V-shaped pouring openings, the Pouring measures using protective gas can expand in the shape of a funnel. Fig. 4 shows the thermal one prevent excessive oxidation. Also the tension-reducing interruptions 12 in the casting in lacquered forms is possible. rich of the end faces 10 of the core, which in the upper

Die besonderen Vorteile der Erfindung bestehen 15 und unteren Teil der Gießform 1 und 2 angeordnetThe particular advantages of the invention consist of 15 and lower part of the mold 1 and 2 arranged

darin: sind. Diese Unterbrechungen sind als Dehnfugen austherein: are. These interruptions are made as expansion joints

— daß die Gußeisenteile der Gießform mehrfach geführt und stehen senkrecht auf der Trennlinie 13. verwendet werden können; Zur Verfahrensweise ist folgendes zu bemerken:- That the cast iron parts of the casting mold are guided several times and are perpendicular to the dividing line 13. can be used; The following should be noted regarding the procedure:

— daß die mit den Gußeisenteilen in Berührung Die Gießform 1, 2 mit dem Kern 3 wird vorgestehenden Oberflächen des Kurbelhubes nur in den ao wärmt und dann der Stahl fallend durch das Gieß-Bohrungen, am Kurbelzapfen und auf den Schilden rohr 4 vergossen. Die Eingußöffnungen 11, die vornachbearbeitet werden müssen; zugsweise zu mehreren und nicht direkt unter dem- That the with the cast iron parts in contact The mold 1, 2 with the core 3 is protruding Surfaces of the crank stroke only in the ao warms and then the steel falling through the casting holes, Cast on the crank pin and on the shields tube 4. The sprues 11, which are preprocessed Need to become; preferably to several and not directly under the

— daß die Rüstzeiten kürzer werden und eine Kern angeordnet sind, lassen den flüssigen Stahl kostengünstigere Produktion möglich ist; impulsarm in das Innere der Gießform dringen. Hier-- That the set-up times are shorter and a core is arranged, let the liquid steel cheaper production is possible; penetrate the interior of the mold with low impulses. Here-

— daß platzsparend gearbeitet werden kann; »5 zu dient auch die V-förmige Anordnung der Einguß-- That you can work in a space-saving manner; »5 the V-shaped arrangement of the sprue

— daß wegen der schnellen Erstarrung mit kleine- öffnungen 11. Die zusätzliche Anwendung von Schutzren Trichtern gearbeitet werden kann und so ein gas verhindert eine übermäßige Oxydation. Eine Ausbringen von ca. 80 % ermöglicht wird; lackierte Form kann die Oberfläche des Hubs ver-- that because of the rapid solidification with small openings 11. The additional use of protective reeds Funnels can be worked and so a gas prevents excessive oxidation. One Output of approx. 80% is made possible; painted form can damage the surface of the hub

— daß eine höhere Maßgenauigkeu eingehalten bessern. Nachdem der Stahlspiegel den oberen Rand werden kann; 30 des später fertigen Kurbelhubes erreicht hat, wird der- that a higher dimensional accuracy is kept better. After the steel mirror the top edge can be; 30 of the later completed crank stroke is reached, the

— daß wegen der schnellen Erstarrung ein be- Rest der Schmelze vorzugsweise in den Trichter 7 sonders günstiges Gefuge entsteht und in allen Be- fallend vergossen. Dadurch wird eine längere Haltreichen des Hubes — auch im Inneren — gute und barkeit der Gießform und eine bessere Temperaturgleichmäßige Werte erreicht werden. verteilung im abgegossenen Stahl erzielt. Nach Auf- - that, because of the rapid solidification, a residual portion of the melt preferably enters the funnel 7 a particularly favorable structure is created and poured in all affected areas. As a result, the stroke will last for a longer period of time - also inside - good and availability of the casting mold and better temperature uniform values will be achieved. distribution achieved in the cast steel. After opening

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 35 geben von Abdeckpulver und nach anschließendAn embodiment of the invention is shown in Fig. 35 and afterwards

Figuren dargestellt und wird im folgenden näher be- erfolgter Erstarrung wird der Kurbelhub vorzugsweiseFigures shown and in the following solidification, the crank stroke is preferred

schrieben. Es zeigt aus der Gießform 1, 2 entfernt und einer verzögertenwrote. It shows removed from the mold 1, 2 and one delayed

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungs- Abkühlung unterzogen. Es ist aber auch möglich,Fig. 1 subjected to a longitudinal section through the cooling according to the invention. But it is also possible

gemäße Gießform mit Gießrohr, den Kurbelhub in der Gießform 1, 2 erkalten zuappropriate casting mold with pouring tube, the crank stroke in the casting mold 1, 2 to cool

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Gießform (Teil 2) 40 lassen,F i g. 2 leave a top view of the casting mold (part 2) 40,

mit eingelegtem Kern (Teil 3), Die mikroskopischen und makroskopischen Er-with inlaid core (Part 3), The microscopic and macroscopic

Fig. 3 eine Ausführungsform des Eingußsteins, gebnisse haben gezeigt, daß trotz der VerwendungFig. 3 shows an embodiment of the sprue block, results have shown that in spite of the use

Fig.4 eine Außenansicht der Gießform, wie sie einer gußeisernen Form die Oberfläche der Kurbelin F i g. 1 dargestellt ist. hübe gut und absolut rißfrei ist. Eine BearbeitungFig. 4 is an external view of the casting mold as it is the surface of the crank in a cast iron mold F i g. 1 is shown. lifts well and is absolutely free of cracks. An editing

Der Längsschnitt in Fig. 1, der in Höhe einer 45 brauchte nur an den in der KonstruktionszeichnungThe longitudinal section in Fig. 1, the height of a 45 only needed to be in the construction drawing

Wange ausgeführt wurde, zeigt mit 1 den oberen angegebenen Stellen durchgeführt werden, nämlichCheek was carried out, shows with 1 the above indicated places to be carried out, namely

Teil und mit 2 den unteren Teil der Gießform aus am Hublager in der Hauptlagerbohrung und aufPart and with 2 the lower part of the mold from the pin bearing in the main bearing bore and on

Gußeisen (Hämatit). Der keramische Kern ist mit 3, den Schilden. Dichtigkeit und Reinheitsgrad, durchCast iron (hematite). The ceramic core has 3 shields. Tightness and degree of purity, through

das Gießrohr mit 4, die Gießplatte mit 5, das Kanal- Ultraschall am fertigen Hub ermittelt, waren sehrthe pouring tube with 4, the pouring plate with 5, the channel ultrasound determined on the finished hub, were very good

system mit 6 und die Eingußöffnung mit 11 bezeich- 50 gut.system with 6 and the pouring opening with 11 denotes good.

net. Zusätzlich sind zwei weitere Eingußöffnungen Die technologischen Werte am Kurbelhub sindnet. In addition, there are two more sprue openings. The technological values on the crank stroke are

mit 11a gestrichelt eingezeichnet fin Fig. 1 hinter- einwandfrei.with 11a drawn in dashed lines fin Fig. 1 behind perfect.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Mehrteilige Gießform für große Kurbelhübe, dadurch gekennzeichnet, daß die die äußeren Umrisse des Kurbelhubes bestimmende Gießform (1,2), deren Volumen einem Kurbelhub mit einem Gewicht von 1 bis 100, vorzugsweise 3 bis 20 Tonnen entspricht, aus gußeisernem oberen und unteren Teil (1, 2) besteht, welche eine gemeinsame Trennlinie (13) bilden, während der Kern.jn. ai» sich bekannter Weise, aus einer gegenüber flSssigen^^ahl fo^besiä^digieritrach I '.;■ der Erstarrung entfernbarec Kernmasse besteht und mit jeder seiner beiden Stirnflächen (10) in UEd beiderseits der Trennlinie (13) in die Seitenwand der Gießform (1, 2) eingepaßt ist, und daß sie mehrere in den freien Raum der Gießform weisende Eingußöffnungen (11, lla) für steigenden Guß besitzt.1. Multi-part casting mold for large crank strokes, characterized in that the outer contour of the crank stroke determining the casting mold (1,2), the volume of which corresponds to a crank stroke with a weight of 1 to 100, preferably 3 to 20 tons, made of cast-iron upper and lower Part (1, 2), which form a common dividing line (13), while the Kern.jn. ai "manner known per se, from an opposite flSssigen ^^ ahl fo ^ besiä ^ digieritrach I '; consists ■ solidification entfernbarec core mass and with each of its two end faces (10) in UED both sides of the parting line (13) in the side wall of the mold. (1, 2) is fitted, and that it has a plurality of pouring openings (11, 11a) for increasing pouring into the free space of the casting mold. 2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Bereich der Stirnflächen (10) des Kerns (3) wärmespannungsmindernde Unterbrechungen (12) aufweist.2. Casting mold according to claim 1, characterized in that it is in the region of the end faces (10) of the core (3) has thermal stress-reducing interruptions (12). 3. Gießform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unterhalb des Kerns (3) angeordnete Eingußstein (11) zwei V-förmig verlaufende, in den freien Raum der Gießform weisende, vorzugsweise trichterförmige, Eingußöffnungen aufweist.3. Casting mold according to claim 1 or 2, characterized in that the below the core (3) arranged sprue block (11) two V-shaped, pointing into the free space of the casting mold, preferably funnel-shaped, pouring openings. 4. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3) aus zirkonoxydgeschlichteter Schamotte besteht.4. Casting mold according to one of claims 1 to 3, characterized in that the core (3) consists of zirconia-sized chamotte. 5. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3) mehrteilig ist.5. Casting mold according to one of claims 1 to 4, characterized in that the core (3) is multi-part. 6. Gießform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Kern (3) einen den Schrumpfspannungen nachgebenden Stahlmantel hat.6. Casting mold according to claim 5, characterized in that the ceramic core (3) has a Has a steel jacket that yields to the shrinkage stresses. 7. Gießverfahren für die Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von der Schmelze ein erster Anteil nach Augenschein bis an die obere Grenze des Kurbelhubes steigend und dann der zweite, für den Nachlauftrichter (7) vorgesehene Anteil der Schmelze fallend vergossen wird.7. Casting method for the casting mold according to one of claims 1 to 6, characterized in that that a first portion of the melt visually up to the upper limit of the crank stroke rising and then the second, intended for the follow-up funnel (7) portion of the Melt is poured falling. zunächst ein gerader Formling mit angenähert formfertigen Kurbetzapfen und nach außen keulenartig verdickten Endteflen geformt und danach die Endteile gegen den Kusbelzapfen zur U-Form angebogen und alsdann auf Wangenform flachgeschmiedet. Derartige Schmiedeverfahren lassen sich mcht immer wirtschaftlich durchführen, und außerdem besteht die Gefahr daß die Schmiedefaser bei einer großen geschmiedeten Kurbelwelle bei einer spangebenden Formung gerade in den kritischen Übergängen von Kurbelzapfen zu den Wangen angeschnitten und so der Ausgangspunktiür einen Dauerschwingungsbruch ge-first a straight molding with approximately ready-to-shape Crank pin and outwardly club-like thickened end panels and then the end parts bent to a U-shape against the Kusbelzpin and then flat-forged to form a cheek. Such Forging processes cannot always be carried out economically, and there is also the There is a risk that the forged fiber in a large forged crankshaft during machining cut in the critical transitions from the crank pin to the cheeks and so on Starting point for a fatigue failure