EP1328361A1 - Formkörper zur herstellung von hohlräumen beim metallgiessen - Google Patents

Formkörper zur herstellung von hohlräumen beim metallgiessen

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EP1328361A1
EP1328361A1 EP01986627A EP01986627A EP1328361A1 EP 1328361 A1 EP1328361 A1 EP 1328361A1 EP 01986627 A EP01986627 A EP 01986627A EP 01986627 A EP01986627 A EP 01986627A EP 1328361 A1 EP1328361 A1 EP 1328361A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cavities
production
shaped body
calcium silicate
casting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01986627A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter GERNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KS Kolbenschmidt GmbH
Original Assignee
KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KS Kolbenschmidt GmbH filed Critical KS Kolbenschmidt GmbH
Publication of EP1328361A1 publication Critical patent/EP1328361A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/18—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores

Definitions

  • the invention relates to a molded body for producing cavities according to the features of the preamble of claim 1.
  • moldings which are designed as sand cores or salt cores for producing cavities in a body when casting liquid metal. After casting the body, this core is rinsed out, so that the cavity can arise.
  • Such a sand or salt core is complex to manufacture and takes a certain time after its shaping for solidification. Thereafter, these cores are very rigid, so that there is a risk that they may break when inserted into a mold.
  • the invention is therefore based on the object of providing a shaped body for producing cavities which avoids the disadvantages described.
  • a particularly advantageous application of such a shaped body is to be specified.
  • the molded body consists of calcium silicate fibers which are held together in solid form by a soluble binder.
  • the shaped bodies can be brought into their solid form by mixing these fibers with the soluble binder and then pressing them, so that it is therefore quick and easy to produce.
  • the use of calcium silicate fibers has the advantage that these are sufficiently heat-resistant and can withstand the temperature of the casting melt. Another and significant advantage is that the cohesion of the molded body is ensured much better than with salt or sand core due to the use of fibers, so that the molded bodies according to the invention are much more resistant to handling, ie when inserted into the casting mold.
  • the binder is an inorganic binder. This has the advantage that this inorganic binder combines very well with the calcium silicate fibers and contributes to the strength of the molded body formed therefrom.
  • aluminum oxide is added to the calcium silicate fibers. This also further improves the cohesion of the finished molded article and achieves an overall smoother surface.
  • a new and advantageous application of the shaped body is created by its use in the production of cavities in components of internal combustion engines.
  • a complex shaping of cavities is often required, which can only be achieved with great effort using the salt or sand cores known to date.
  • the shaped bodies made of calcium silicate fibers according to the invention can be brought into the desired shape for producing the cavity much more easily. Even with a larger extension of a cavity (e.g. cavities in an engine block of an internal combustion engine, through which cooling water later flows), it can be flushed out much more quickly and easily, so that production is simplified.
  • a particularly preferred application of the shaped body according to the invention can be seen in the production of cavities in pistons of internal combustion engines.
  • cavities are required, in particular in the piston crown area, which are either designed as cooling channels in order to cool the piston crown area or which are present to reduce the weight of the piston.
  • Pistons for internal combustion engines are generally manufactured using a two-part or multi-part casting mold. The lower part of the piston, which faces away from the piston crown area and in which, for example, the hub bores are located, is formed by a correspondingly shaped casting core. If the finished piston should have a cooling channel or a cavity for weight reduction, the salt or sand core is placed on the casting core via so-called quills.
  • the shaped body made of calcium silicate fibers is much more suitable, since it also has the required stiffness, but does not break directly if it has not been brought into a precise position on the casting core or falls, for example, to the floor during insertion.
  • the piston it is much easier to rinse out the shaped body in order to create the cavity.
  • the molded body can also be designed in such a way that the cavity not only includes, for example, the cooling channel alone, but also inlets and outlets.

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Abstract

Die Erfindung schlägt einen Formkörper zur Herstellung von Hohlräumen in einem Körper beim Gießen von flüssigem Metall vor, der aus Kalziumsilikatfasern besteht, die von einem löslichen Bindemittel in fester Form zusammengehalten werden. Eine besonders bevorzugte Anwendung eines solchen Formkörpers liegt in der Herstellung von Hohlräumen in Kolben von Brennkraftmaschinen.

Description

FOR KORPER ZUR HERSTELLUNG VON HOHLRÄUMEN BEIM METALLGIESSEN
Formkörper zur Herstellung von Hohlräumen
Die Erfindung betrifft einen Formkörper zur Herstellung von Hohlräumen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
Es ist bekannt, zur Herstellung von Hohlräumen in einem Körper beim Gießen von flüssigem Metall Formkörper einzusetzen, die als Sandkerne oder Salzkerne ausgebildet sind. Nach dem Gießen des Körpers wird dieser Kern ausgespült, so daß der Hohlraum entstehen kann.
Ein solcher Sand- oder Salzkern ist aufwendig herzustellen und benötigt eine gewisse Zeit nach seiner Formgebung für das Erstarren. Danach sind diese Kerne sehr starr, so daß die Gefahr besteht, daß sie beim Einsetzen in eine Gießform zerbre- chen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Formkörper zur Herstellung von Hohlräumen bereit zu stellen, der die geschilderten Nachteile vermeidet. Darüber hinaus soll eine besonders vorteilhafte Anwendung eines solchen Formkörpers angegeben werden.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Formkörper aus Kalziumsilikatfasern be- steht, die von einem löslichen Bindemittel in fester Form zusammengehalten werden. Durch den Einsatz von Kalziumsilikatfasern kann durch vermischen dieser Fasern mit dem löslichen Bindemittel und durch anschließendes Pressen der Formkörper in seine feste Form gebracht werden, so daß er deswegen schnell und einfach herzustellen ist. Außerdem hat die Verwendung von Kalziumsilikatfasern den Vorteil, daß diese ausreichend hitzebeständig und der Temperatur der Gießschmelze widerstehen können. Ein weiterer und wesentlicher Vorteil liegt darin, daß aufgrund des Einsatzes von Fasern der Zusammenhalt des Formkörpers wesentlich besser als bei Salz- oder Sandkemen gewährleistet ist, so daß die erfindungsgemäßen Formkörper wesentlich widerstandsfähiger bei der Handhabung, d.h. beim Einsetzen in die Gießform, sind. Die Verwendung eines löslichen Bindemittels ist selbstverständlich, da nach dem Gießen des Körpers der Formkörper ausgespült werden muß. Aufgrund der Eigenschaften der Kalziumsilikatfasern erfolgt auch das Ausspülen wesentlich einfacher und schneller als bei den bisher bekannten Kernen.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Bindemittel ein anorganisches Bindemittel. Dies hat den Vorteil, daß sich dieses anorganische Bindemittel sehr gut mit den Kalziumsilikatfasern verbindet und zur Festigkeit des daraus gebildeten Formkörpers beiträgt.
In Weiterbildung der Erfindung ist den Kalziumsilikatfasern Aluminiumoxid beigemischt. Auch dadurch wird der Zusammenhalt des fertig erstellten Formkörpers weiter verbessert und eine insgesamt glattere Oberfläche erreicht.
Eine neue und vorteilhafte Anwendung des Formkörpers wird geschaffen durch seine Verwendung bei der Herstellung von Hohlräumen in Bauelementen von Brennkraftmaschinen. Hier ist oftmals eine komplexe Formgebung von Hohlräumen erforderlich, die mit den bisher bekannten Salz- oder Sandkernen nur aufwendig zu realisieren ist. Die erfindungsgemäß aus Kalziumsilikatfasern bestehenden Formkörper können wesentlich einfacher in die gewünschte Form zur Herstellung des Hohlraumes gebracht werden. Auch bei einer größeren Erstreckung eines Hohlraumes (z.B. Hohlräume in einem Motorblock einer Brennkraftmaschine, durch welche später Kühlwasser fließt) kann wesentlich schneller und einfacher ausgespült werden, so daß dadurch die Produktion vereinfacht wird.
Eine besonders bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Formkörpers ist bei der Herstellung von Hohlräumen in Kolben von Brennkraftmaschinen zusehen. Bei Kolben sind insbesondere im Kolbenbodenbereich Hohlräume erforderlich, die entweder als Kühlkanal ausgebildet sind, um den Kolbenbodenbereich zu kühlen oder die vorhanden sind, um das Gewicht des Kolbens zu reduzieren. Kolben von Brennkraftmaschinen werden in der Regel mittels einer zweigeteilten oder mehrteiligen Gießform hergestellt. Der untere Teil des Kolbens, der dem Kolbenbodenbereich abgewandt ist und in dem sich beispielsweise die Nabenbohrungen befinden, wird durch einen entsprechend geformten Gießkern gebildet. Soll der fertige Kolben einen Kühlkanal aufweisen oder einen Hohlraum zur Gewichtsreduzierung, wird der Salzoder Sandkern über sogenannte Pinolen auf dem Gießkern aufgesteckt. Bei diesen Kernen besteht die Gefahr, daß der Salz- oder Sandkern aufgrund seiner Starrheit zerbricht. Daher ist der aus Kalziumsilikatfasern bestehende Formkörper wesentlich besser geeignet, da der zwar ebenfalls die erforderliche Formsteifigkeit aufweist, jedoch nicht direkt zerbricht, falls er nicht genau in eine Positionen an dem Gießkern gebracht wurde oder bei dem Einsetzen z.B. zu Boden fällt. Außerdem ist es nach dem Gießen des Kolbens wesentlich einfacher, den Formkörper auszuspülen, um den Hohlraum entstehen zu lassen. Dabei kann der Formkörper auch derart ausge- bildet sein, daß der Hohlraum nicht nur beispielsweise den Kühlkanal alleine umfaßt, sondern auch Zu- und Abläufe.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1) Formkörper zur Herstellung von Hohlräumen in einem Körper beim Gießen von flüssigen Metall, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper aus Kalziumsilikatfasern besteht, die von einem löslichen Bindemittel in fester Form zusammengehalten werden.
2) Formkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein anorganisches Bindemittel ist.
3) Formkörper nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Kalziumsilikatfasern Aluminiumoxid beigemischt ist.
4) Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung bei der Herstellung von Hohlräumen in Bauelementen von Brennkraftmaschinen.
5) Formkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement ein Kolben der Breπnkraftmaschine ist.
EP01986627A 2000-10-09 2001-10-05 Formkörper zur herstellung von hohlräumen beim metallgiessen Withdrawn EP1328361A1 (de)

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