DE4236084A1 - Verfahren zum Herstellen eines Formdetails eines Gußstücks sowie danach hergestelltes Gußstück - Google Patents

Description

Es ist üblich, solche Details eines Gußstücks, die aufgrund der geforderten Gestalt oder Genauigkeit durch Gießen nicht oder nur schwer herstellbar sind, durch nachträgliches Bear­ beiten des Gußstücks zu formen. Ein einfaches Beispiel dafür ist das Einbringen einer Gewindebohrung mit Abdichtungsstirn­ fläche in ein Stahlgußgehäuse. Das Einspannen und Bearbeiten des Gußstücks ist aufwendig. Die Erfindung erstrebt ein weniger aufwendiges Herstellungsverfahren.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß ein die Formge­ bung aufweisendes Einsatzstück vorgefertigt und eingegossen wird.

Der geringere Herstellungsaufwand beruht darauf, daß es einfacher ist, das Einsatzstück mit seinen kleineren Dimensio­ nen und einfacherer Gestalt herzustellen als das fertige Gußstück einer Bearbeitung zu unterwerfen.

Wenn dichter Anschluß des Einsatzstücks an das Material des Gußstücks erforderlich ist, wird zweckmäßigerweise für das Einsatzstück ein Material verwendet, daß mit dem Gußmaterial verschweißbar ist. Die Verschweißung setzt voraus, daß in demjenigen Bereich, in welchem sie stattfinden soll, die Oberfläche des Einsatzstücks auf Schweißtemperatur erhitzt wird, bevor das umgebende Gußmaterial erstarrt und und unter Schweißtemperatur abgesunken ist. Wenn es unsicher ist, ob diese Bedingungen für die gesamte Oberfläche des Einsatzstücks erreicht werden kann, reicht es oftmals aus, die Verschweißung in ausgewählten Oberflächenbereichen stattfinden zu lassen, beispielsweise an der Spitze von Rippen des Einsatzstücks, die quer zur Abdichtungsrichtung vorgesehen sind. Beispielsweise kann ein Einsatzstück, das zur Bildung einer Gewindebohrung in einer zu gießenden Gehäusewand bestimmt ist, in Umfangsrich­ tung (also parallel zur Erstreckung des Gehäuses) verlaufende Rippen aufweisen, an deren Spitzen die Verschweißung stattfin­ det. Mitunter genügen für diese Zwecke auch nicht geschlossene Rippen, wie sie von den Gängen eines Gewindes gebildet werden. Die Rippen laufen zweckmäßigerweise nach außen hin im Quer­ schnitt so dünn zu, so daß sie nahezu allseits von Gußmaterial eingeschlossen sind und daher rasch erhitzt werden, ohne daß dies mit einem starkem Wärmeabfluß verbunden ist, der zu vorzeitigem Abkühlen der umgebenden Schmelze führen würde.

Jedoch ist Schweißverbindung nicht in allen Fällen erforder­ lich. Es mag genügen, wenn das erstarrte Gußmaterial das Einsatzstück allseits unter gleichmäßiger, hinreichend hoher Spannung umgibt, wie sie durch den Schrumpfungsprozeß, der mit der Abkühlung des heißeren Gußmaterials im Vergleich mit dem Einsatzstück verknüpft ist, zustande kommt. Auch in diesem Fall können die erwähnten Rippen an der Oberfläche des Ein­ satzstücks zweckmäßig sein, um nämlich der Verbindung durch Schrumpfspannung eine formschlüssige Verbindung hinzuzufügen und um zu Abdichtungszwecken ein Labyrinth zu bilden.

Damit die zwischen dem Gußmaterial und dem Einsatzstück herrschenden Spannungen sich nicht örtlich in gefährlicher Weise anhäufen, ist es zweckmäßig, wenn die an das Gußmaterial angrenzende Oberfläche des Einsatzstücks Rotationsform hat oder wenigstens eine Gestalt, die einer Rotationsform nahe­ kommt. Dieses Merkmal ist auch zweckmäßig im Hinblick auf die Vermeidung einer Formänderung des Einsatzstücks durch Verzug. Ferner kann es in dieser Hinsicht zweckmäßig sein, wenn das Einsatzstück gekühlt wird, damit solche Temperaturen, bei denen mit einem Verziehen zu rechnen ist, nicht oder nur in unwesentlichem Ausmaß erreicht werden. Zu diesem Zweck kann das Einsatzstück mit einem Wärmeabführungskörper verbunden sein, der möglichst großflächig wärmeleitend mit dem Einsatz­ stück in Verbindung steht, um von dort Wärme abzuführen. In den meisten Fällen reicht es aus, einen Körper mit hinreichen­ dem Volumen zur Bildung der erforderlichen Wärmekapazität bereitzustellen. Jedoch ist es auch denkbar, eine zusätzliche Kühlung durch Abstrahlung und/oder Zirkulation eines gasförmi­ gen oder flüssigen Kühlmediums zu bewirken. Der Wärmeabfüh­ rungskörper soll von dem Einsatzstück anschließend leicht entfernbar sein. Wenn das Einsatzstück ringförmig ist, kann beispielsweise der Wärmeabführungskörper einen in den Ring­ hohlraum einsetzbaren Kernteil aufweisen. Dies ergibt zum einen eine großflächige Wärmeleitverbindung. Zum anderen wird dadurch auch der Ringhohlraum im Sinne eines Formkerns gegen­ über dem Gußmaterial geschlossen. Besonders zweckmäßig ist die Ausführung des Kernteils mit einem Außengewinde in einem von einem Innengewinde begrenzten Ringhohlraum, weil dabei die Wärmeübertragungsfläche besonders groß ist und der Kernteil durch Drehung des Wärmeabführungskörpers verhältnismäßig leicht entfernt werden kann.

In der Regel wird der Wärmeabführungskörper eine niedrigere Temperatur behalten als der unmittelbar mit dem Gußmaterial in Berührung kommende Einsatzkörper. Es besteht dann die Möglich­ keit, daß der Einsatzkörper stärker schrumpft als der Wärmeab­ führungskörper. Damit es dabei nicht zu unzulässigen Formänderungen des Einsatzkörpers kommt, kann es empfehlens­ wert sein, den Wärmeabführungskörper (zumindest dessen Kern­ teil) aus weicherem Werkstoff als den Einsatzkörper herzustel­ len. Wenn Deformationen auftreten, bleiben diese dann auf den Wärmeabführungskörper bzw. den Kernteil beschränkt.

Es besteht auch die Möglichkeit den Wärmeabführungskörper zur Bildung eines im Gußstück kanalbildenden Kernansatzes heranzu­ ziehen. Voraussetzung dafür ist, daß der Kernansatz nicht mit dem Gußmaterial verschweißt, was einerseits durch entsprechend hohe Wärmeabfuhr und andererseits durch die Materialwahl gewährleistet werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel in einem schematischen Teilschnitt durch ein Gußstück veran­ schaulicht.

Das Pumpengehäuse 1 soll zur Bildung einer Ablaßeinrichtung eine Gewindebohrung 3 enthalten, die in einer abdichtungsqua­ lifizierten Stirnfläche 3 außen mündet. Das Gewinde 2 und die Stirnfläche 3 können in der erforderlichen Qualität nicht gießtechnisch hergestellt werden. Dafür wäre eine spanhebende Bearbeitung an dem fertigen Gußstück erforderlich. Diese wird dadurch vermieden, daß das Gewinde 2 und die Stirnfläche 3 an einem entsprechend vorgefertigten Einsatzstück 4 vorgesehen sind, das bei der Herstellung des Gußstücks 1 mit eingeformt und eingegossen wird.

Das Einsatzstück ist ein rotationsförmiger Ringkörper. Seine Außenfläche ist mit ringförmig umlaufenden Rippen 5 versehen. Bei geringeren Anforderungen genügt auch ein Gewinde. Das Material des Einsatzstücks ist auf dasjenige des Gußstücks 1 so abgestimmt, daß eine Verschweißung oder eine Lötverbindung zustande kommen kann. Wenn beispielsweise das Gußmaterial von nicht rostendem Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4408 gebildet wird, kann für das Einsatzstück der Werkstoff 1.4401 verwendet werden.

Damit der Kraftfluß im übrigen Gehäuse nicht beeinträchtigt wird, ist für die Aufnahme des Einsatzstücks an dem Gehäuse ein Vorsprung 6 gebildet, der das Einsatzstück allseits mit etwa gleicher Wanddicke umgibt. Dadurch sowie durch die Ausbildung des Einsatzstücks als Rotationskörper wird dafür gesorgt, daß am Umfang des Einsatzstücks etwa gleichförmige Spannungen herrschen und auch die Abkühlungsverhältnisse einigermaßen ausgeglichen sind.

Die Rippen 5 laufen im Querschnitt nach außen spitz zu, so daß ihre Spitzen der Erwärmung durch das umgebende Gußmaterial in besonders hohem Maße ausgesetzt werden und mit diesem ver­ schweißen. Dichtigkeit ist dadurch selbst bei hoher Druckbean­ spruchung gewährleistet.

Einem Verziehen des Einsatzstücks 4 wird durch die rotations­ förmige Ausbildung des Einsatzstücks selbst sowie der es einschließenden Zonen des Gußstücks entgegengewirkt. Besonders wichtig ist in diesem Zusammenhang die Wärmeabfuhr beim Guß, durch die einerseits verhindert werden soll, daß das Einsatz­ stück (mit Ausnahme seiner Außenbezirke) schädlich hohe Temperaturen erreicht und andererseits dafür gesorgt wird, daß zur Vermeidung von Verzug seine Erhitzung bzw. Abkühlung im wesentlichen rotationssymmetrisch geschieht. Dafür ist der Wärmeabführungskörper 7 vorgesehen, dessen Kernteil 8 ein zu dem Gewinde 2 des Einsatzkörpers passendes Außengewinde aufweist. Seine Stirnfläche 9 ist entsprechend passend zur Stirnfläche des Einsatzkörpers ausgebildet. Die Einformung des Einsatzstücks 4 und der Guß erfolgen, wenn der Wärmeabfüh­ rungskörper 7 mit dem Kernteil 8 in den Einsatzkörper 4 eingeschraubt ist und sich somit in großflächig wärmeleitender Verbindung befindet. Das Volumen und der Werkstoff des Wärme­ abführungskörpers 7 sind so gewählt, daß sich hinreichende Wärmekapazität ergibt. Auch eine hohe Wärmeleitzahl kann in diesen Zusammenhang von Vorteil sein. Der Wärmeabführungskör­ per weist Schlüsselflächen 10 auf, die es gestatten, ihn nach dem Abkühlen des Gußstücks aus dem Einsatzstück 4 heraus zu­ schrauben. Seine Härte ist geringer gewählt als die des Einsatzstücks 4. Wenn letzteres aus dem Material 1.4401 besteht, kann der Wärmeabführungskörper beispielsweise aus dem Material 1.4571 bestehen. Sollte es infolge von Schrumpfungs­ spannungen zu Deformationen kommen, finden diese daher am Wärmeabführungskörper 7 statt und nicht an dem Einsatzstück 4, auf dessen Gestaltkonstanz es ankommt.

Der Wärmeeinsatzkörper weist am Ende des Kernteils 8 einen koaxialen Kernansatz 11 auf, der als Formkern zur Bildung des Kanals 12 im Gußstück dient. Zwecks leichterer Entformung ist er konisch ausgebildet. Zur Bildung des Kanals 12 im Gußstück kann andererseits auch ein konisch ausgebildeter Formkern, der mit dem Hauptkern des Gehäuses verbunden ist oder als Teil des Hauptkerns ausgebildet ist, verwendet werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen eines Formdetails eines Guß­ stücks, dadurch gekennzeichnet, daß ein die gewünschte Form aufweisendes Einsatzstück vorgefertigt und eingegos­ sen wird.

2. Gußstück mit einem nach Anspruch 1 hergestellten Formge­ bungsdetail.

3. Gußstück nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Einsatzstücks (4) mit dem des Gußstücks (1) verschweißbar ist.

4. Gußstück nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Außenoberfläche des Einsatzstücks (4) quer zu einer Abdichtungsrichtung verlaufende Rippen (5) aufweist.

5. Gußstück nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (5) im Querschnitt nach außen dünn zulaufen.

6. Gußstück nach einem der Ansprüche 2-5 dadurch gekenn­ zeichnet, daß ihre an das Gußmaterial angrenzende Oberflä­ che Rotationsform hat.

7. Gußstück nach einem der Ansprüche 2-6 dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Einsatzstück (4) mit einem entfernbaren Wärmeabführungskörper (7) verbindbar ist.

8. Gußstück nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück (4) ringförmig ist und der Wärmeabführungs­ körper (7) einen in den Ringhohlraum einsetzbaren Kernteil (8) aufweist.

9. Gußstück nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kernteil (8) ein im Gußstück (1) kanalbildender konischer Kernansatz (11) angeordnet ist.

10. Gußstück nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Hauptkern ein kanalbildender Kernansatz angeformt oder damit verbunden ist, der sich bis zum bzw. in den metalli­ schen Kernteil (8) erstreckt.