DE3824609C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Niederdruckgießver­ fahren, insbesondere zum Herstellen von Zylinderköpfen, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Ein Verfahren nach den gattungsgemäßen Merkmalen be­ schreibt die DE-OS 23 61 934. Daraus ist es zur Her­ stellung von Zylinderköpfen im Niederdruckgießverfahren bekannt, das bzw. die Verteilrohr(e) innerhalb des von den Außenkonturen des Formhohlraumes begrenzten Raumes münden zu lassen. Üblicherweise ist bei Zylinderköpfen dort der Brennraum. Dies hat den Nachteil, daß in diesem thermisch hochbelasteten Bereich das Materialgefüge durch die einströmende Schmelze negativ beeinflußt werden kann. Außerdem ist hierbei eine Kühlung der Brennraumfläche während des Gießvorganges zur Verbes­ serung der Gefügequalität, z. B. durch Einbringen von Kernstiften, nicht möglich, da der Raum durch die Verteilrohre nicht zugänglich ist bzw. wegen der Nach­ speisung von Schmelze nicht gekühlt werden kann.

Aus der DE-AS 25 45 178 ist es auch bekannt, Zylinder­ köpfe dadurch im Gießverfahren herzustellen, daß die Schmelze im Bereich des Brennraumbodens in den Form­ hohlraum einströmt. Weiterhin ist es daraus bekannt, daß man gußtechnisch gute Zylinderköpfe dann erreichen kann, wenn man eine Vielzahl von Gießkanälen vorsieht, die aber alle innerhalb des Formhohlraumes liegen.

Auch die DE-PS 30 16 325 beschreibt ein Gießverfahren, bei dem die Schmelze unmittelbar innerhalb des Formhohl­ raumes hochsteigt.

Die nicht das Niederdruckgießverfahren behandelnde DE-PS 2 69 069 beschreibt ein Gießverfahren, bei dem innerhalb der Gießform ein Einsatz gegenüber der Mündung des Steigrohres vorgesehen wird, um den Verschleiß der Stahlkokille durch das Auftreffen der mit hohem Druck aufsteigenden Schmelze in die Gießform zu verhindern. Auch hier steigt die Schmelze innerhalb des vom Form­ hohlraumes umschriebenen Raumes hoch.

Den gleichen Grundgedanken, ein Steigrohr mittig inner­ halb des Formhohlraumes münden zu lassen, beschreibt die DE-AS 27 52 132.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das gattungs­ gemäße Gießverfahren derart weiterzubilden, daß ein optimales Gußgefüge bei hoher Lebensdauer der einzelnen Kokillenteile, und eine Verkürzung der Gießzeit erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Die Lösung basiert in der Kombination der einzelnen Merkmale. Hierdurch wird erreicht, daß thermisch beherrschbare Verteilrohre vorgesehen werden können, ohne daß die Schmelze direkt in kritische Bereiche des späteren Gußstückes eintritt. Dadurch wird bei der Herstellung von Zylinderköpfen beispielsweise eine Verbesserung der Gefügequalität im Brennraumbereich erzielt. Auch ist es nach der Erfindung möglich, die Verteilrohre weit auseinanderliegend auszubilden, so daß in jedem Fall eine gezielte Kühlung des kritischen Kokillen- bzw. Gußstückbereiches erzielt wird. Somit werden die bisher besonders hochbelasteten Kokillenteile thermisch ent­ lastet. Durch die Verwendung von Formsand bzw. Kernsand als teilweise Führungselemente für die flüssige Schmelze wird dort eine Isolation der Kokille erzielt. Hierdurch werden nicht mehr Einzelteile benötigt, da die bereits anderweitig vorgesehenen Sandkerne gleichzeitig zur Schmelzeführung außerhalb des Formhohlraumes herange­ zogen werden. Verzug und Maßprobleme treten damit nicht mehr auf. Auch kann man hierdurch auf einen Angußtopf verzichten.

Es ist zwar aus der DE-PS 33 16 641 bekannt, im Nieder­ druckgießverfahren die Schmelze außerhalb des Formhohl­ raumes hochsteigen zu lassen. Allerdings fließt die Schmelze hier innerhalb der Gießform über eine Art Siphon, um das Zurücklaufen der Schmelze in den Schmelzebehälter zu verhindern. Dieser Siphon kann dabei nach Art der Kerne aus Sand hergestellt werden. Es ist aber kein Kern im gießtechnischen Sinne, also ein Teil, welches in den Formhohlraum eingelegt wird und einen späteren Hohlraum im Gußstück begrenzt.

Durch diese Maßnahmen in der DE-PS 33 16 641 soll erreicht werden, eine schnelle, einfache, sichere und wirtschaftliche Arbeitsweise zu erzielen, ohne die inhärenten Vorteile des Niederdruckgießverfahrens aufzugeben. Auch können damit relativ kurze Taktzeiten erreicht werden.

Einen Hinweis auf die Kombination der Merkmale nach Anspruch 1 erhält der Fachmann hieraus nicht.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 hat sich verfahrens­ technisch als günstig erwiesen. Dies ist im übrigen auch vollkommen ausreichend, da aufgrund dieser Anordnung der Verteilrohre das feststehende Kokillenteil gezielt gekühlt werden kann.

Eine gezielte Kühlung des zu gießenden Werkstückes wie auch der Kokillenhälfte erzielt die Weiterbildung nach Anspruch 3.

Die Lehre des Anspruchs 4 hat den Vorteil, daß eine gleichmäßige Verteilung der thermischen Belastung der Kokille möglich ist und damit ist auch ein gleichmäßiger Füllvorgang und Erstarrungsverlauf der herzustellenden Gußstücke möglich. Beides bewirkt eine Verbesserung der Materialqualität und damit eine erhöhte Lebensdauer des Gußstückes. Auch verkürzt sich hierdurch die Gießzeit.

Allgemein kann festgehalten werden, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren sowohl die gegossenen Werk­ stücke gefügeseitig als auch die Standzeit der Kokille verbessert werden. Damit sinkt auch der Ersatzteilbedarf an Kokillen. Da durch die verbesserten Kühlungsbedingun­ gen zudem die Erstarrungszeit des Werkstückes sinkt, verkürzt sich somit auch seine Herstellungszeit.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt.

Dargestellt ist ein Querschnitt durch eine Kokille und einen Niederdruckofen. Der Niederdruckofen ist mit 1 bezeichnet. Er ist mit flüssiger Schmelze 2 gefüllt. In diese Schmelze ragen zwei Verteilrohre 3 und 4. An der Mündung 5, 6 der Verteilrohre 3, 4 ist der verfahrbar angeordnete Kokillenteil 7 angeordnet. Er besteht aus den drei Teilstücken 8, 9 und 10.

Fest verbunden mit den Verteilrohren 3, 4 ist die Eingußformhälfte 11, also der nicht verfahrbare Teil der Kokille.

Das Kokillenteil 7 und die Eingußformhälfte 11 begrenzen den Formhohlraum 12, also das zu gießende Werkstück.

Zur besseren Kenntlichmachung ist in der Abbildung der Formhohlraum 12 schraffiert. Er stellt in diesem Bei­ spiel einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine dar.

In den Formhohlraum 12 ragen die beiden Sandkerne 13 und 14 (ebenfalls schraffiert). Sie bilden in diesem spe­ ziellen Beispiel den Einlaß- und Auslaßkanal für den Zylinderkopf. Die beiden Sandkerne 13 und 14 sind in den Teilstücken 8 und 10 gehalten. Darüber hinaus sind ihre aus dem Formhohlraum 12 herausragenden Enden 15 und 16 bis zu den Mündungen 5 und 6 der Verteilrohre 3 und 4 verlängert. Dadurch werden die Teilstücke S und 10 vor der in den Verteilrohren 3 und 4 hochsteigenden Schmelze isoliert. Lediglich die Eingußformhälfte 11 gelangt im Mündungsbereich 5 und 6 der Verteilrohre 3 und 4 mit der heißen Schmelze in Kontakt.

Um im Bereich der Gußstückmitte in der Eingußformhälf­ te 11 zwischen den beiden Mündungsbereichen 5 und 6 die Eingußformhälfte 11 zu kühlen, ist in dem Beispiel schematisch eine Aussparung 17 dargestellt. In dieser Aussparung können Kühleinrichtungen untergebracht werden. Auch können in diesem Bereich bis nahe an die Oberfläche des Formhohlraumes 12 heranragende Kernstifte zur gezielten Kühlung des Gefüges und damit einer besseren Gefügehomogenität eingebracht werden.

Wie allgemein in der Abbildung ersichtlich ist, verlau­ fen die beiden Verteilrohre 3 und 4 außerhalb der Umfangslinien, die von dem Formhohlraum 12 umschlossen sind. Die Verteilrohre 3 und 4 sind also seitlich außerhalb des Formhohlraumes 12 angeordnet. Je nach Größe der Längsachse des Formhohlraumes 12 können mehrere Verteilrohre 3, 4 hintereinander angeordnet werden.

Werden andere Teile als der in dem Beispiel genannte Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen hergestellt und weisen diese Teile im Bereich der Mündungen 5 und 6 der Verteilrohre 3 und 4 keine aus dem Formhohlraum heraus­ ragenden Sandkerne auf, so können die in der thermisch schwerer zu beherrschenden Kokillenhälfte verlaufenden Schmelzekanäle auch gemäß dem Verfahren geschützt werden, indem diese zumindest zum Teil mit Formsand bzw. Kernsand ausgekleidet werden. Dies ist eine einfache Möglichkeit, weniger Verschleiß und Ersatzteilbedarf durch Wegfall der Angußtöpfe bei einer besseren Qualität des Gußteiles zu erzielen. Damit erhöht sich die Lebens­ dauer der Kokille bei gleichzeitiger Erhöhung der Taktzeit des Gießvorganges.

Claims (4)

1. Niederdruckgießverfahren zum Herstellen von Zylin­ derköpfen für Brennkraftmaschinen unter Verwendung von Stahlkokillen mit Sandkernen, wobei die Schmel­ ze in den Formhohlraum hochsteigend einströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze (2) seitlich außerhalb der Formhohlräume (12) in die Kokille (7, 11) eintritt und daß die Schmelze (2) innerhalb der Kokille (7, 11) vom Eintrittsbereich in die Kokille bis zu den Formhohlräumen (12) zumindest in der thermisch schwer zu beherrschenden Kokillenhälfte (7) über außerhalb der Formhohl­ räume (12) zur Schmelzeführung als Kanalteile verlängerte Sandkerne (13, 14) fließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandkerne (13, 14) nur in dem (der) verfahrbaren Kokillenteil(en) (7) den Schmelzekanal begrenzen.

3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingußformhälf­ te (11) der Kokille (7, 11) im Bereich zwischen den Verteilrohren (3, 4) gekühlt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze (2) symme­ trisch zum Formhohlraum (12) in die Kokille (7, 11) einströmt.