EP1948374A1 - Permanent casting mould and casting mould insert - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a permanent casting mould for casting cast parts from molten metal and to a casting mould insert (2) inserted in such a permanent casting mould. The permanent casting mould according to the invention and the casting mould insert (2) permit cost-effective production of cast parts using simple means, with improved production results compared with the prior art.

Description

DAUERGIEßFORM UND GIEßFORMEINSATZ CONTINUOUS MOLDING AND DIE FORMING

Die Erfindung betrifft eine Dauergießform zum Gießen von Gussstücken aus einer Metallschmelze, insbesondere einer Leichtmetallschmelze, und einen in einer solchen Dauergießform eingesetzten Gießformeinsatz. Dauergießformen dieser Art, in der Fachsprache auch "Gießkokillen" genannt, werden beispielsweise in der Großserienproduktion eingesetzt, um Zylinderköpfe für Verbrennungsmotoren aus einer Aluminiumschmelze zu gießen. Die Gießformeinsätze bilden dabei in den Zylinderköpfen die Brennräume ab. Zu diesem Zweck sind an ihrer dem vom Kokillenkörper umgebenen Formhohlraum zugeordneten Oberseite Formelemente ausgebildet, die korrespondierende Formelemente im zu gießenden Gussstück abformen .The invention relates to a permanent casting mold for casting castings from a molten metal, in particular a light metal melt, and a mold insert used in such a permanent casting mold. Continuous casting molds of this type, also known as "casting molds" in technical terminology, are used, for example, in mass production to cast cylinder heads for internal combustion engines from an aluminum melt. The mold inserts thereby form the combustion chambers in the cylinder heads. For this purpose, on its upper side, which is associated with the mold cavity surrounded by the mold body, mold elements are formed which mold corresponding mold elements in the casting to be cast.

Dauergießformen sind üblicherweise mehrteilig ausgebildet und umfassen jeweils mindestens einen Kokillenkörper, der den das zu erzeugende Gussteil abbildenden Formhohlraum mindestens abschnittsweise abgrenzt. Dabei wird der Kokillenkörper typischerweise aus einem hoch warmfesten Werkzeugstahl gefertigt, der trotz der im Gießbetrieb auftretenden hohen mechanischen und thermischen Belastungen eine ausreichend lange Lebensdauer des Kokillenkörpers sicherstellt.Continuous casting molds are usually designed in several parts and each comprise at least one mold body which delimits the mold cavity forming the casting to be produced at least in sections. In this case, the mold body is typically made of a highly heat-resistant tool steel, which ensures a sufficiently long life of the mold body despite the high mechanical and thermal loads occurring in the casting operation.

Aufgrund der hohen Qualitätsanforderungen, die an die Formhaltigkeit der Gießprodukte gestellt werden, ist die Herstellung von Dauergießformen der in Rede stehenden Art aufwändig und teuer. Daher ist man bestrebt, Dauergießformen möglichst lange bzw. für möglichst große Stückzahlen einzusetzen. Dies gilt insbesondere für Dauergießformen, die für die Serienproduktion von Zylinderköpfen verwendet werden, da die Herstellung solcher Kokillen aufgrund der Komplexität der Formgebung solcher Zylinderköpfe besonders arbeits- und kostenaufwändig ist.Due to the high quality requirements that are placed on the shape retention of the cast products, the Production of permanent casting molds of the type in question consuming and expensive. Therefore, one endeavors to use permanent casting molds for as long as possible or for the largest possible quantities. This applies in particular to permanent casting molds used for the series production of cylinder heads, since the production of such molds is particularly laborious and costly due to the complexity of the shape of such cylinder heads.

Um bestimmte Formelemente des herzustellenden Gussteils auf einfache Weise variieren zu können, ohne dazu jeweils eine komplett neue Gießkokille herstellen zu müssen, sind Dauergießformen üblicherweise mit Gießformeinsätzen ausgestattet, die in den von der Dauergießform umgebenen Innenraum eingesetzt werden und im jeweils zu erzeugenden Gussstück die jeweils gewünschten Formelemente, wie Ausnehmungen oder Erhebungen, abbilden.In order to be able to vary certain mold elements of the casting to be produced in a simple manner, without having to produce a completely new casting mold, permanent casting molds are usually equipped with mold inserts, which are used in the surrounded by the permanent mold interior and in each case to be produced casting the respectively desired Shape elements, such as recesses or elevations, map.

Ein typisches Beispiel für den Einsatz derartiger Einsätze ergibt sich bei der eingangs bereits erwähnten gießtechnischen Herstellung von Zylinderköpfen für Verbrennungsmotoren. Die Leistungsausbeute, das Verbrennungsverhalten und damit einhergehend der Verbrauch eines Verbrennungsmotors wird entscheidend beeinflusst durch die Form der jeweils in den Zylinderkopf eingeformten Brennräume, in die der jeweilige Brennstoff über mindestens ein Einlassventil eingelassen und aus dem die Abgase über mindestens ein Auslassventil ausgetrieben werden.A typical example of the use of such inserts results from the casting-technical production of cylinder heads for internal combustion engines already mentioned at the outset. The power output, the combustion behavior and concomitantly the consumption of an internal combustion engine is decisively influenced by the shape of the respective combustion chambers molded into the cylinder head, into which the respective fuel is introduced via at least one inlet valve and from which the exhaust gases are expelled via at least one outlet valve.

Um bei einem bestimmten Grundtyp von Zylinderkopf die Brennraumform auf einfache Weise ändern zu können, werden in die zum Gießen dieses Zylinderkopfs vorgesehene Dauergießform üblicherweise Gießformeinsätze eingesetzt, deren dem von der Kokille umgebenen Formhohlraum zugeordnete Oberfläche die Form der im Zylinderkopf jeweils zu erzeugenden Brennraumausnehmungen bestimmt. Gießformeinsätze dieser Art werden in der Fachsprache auch als "Brennraumeinsätze" bezeichnet. Sie sitzen zu diesem Zweck in den in die den Formhohlraum umgrenzenden Wände des Kokillenkörpers eingeformten Aufnahmen.In order to easily change the combustion chamber shape in a certain basic type of cylinder head, are provided in the casting of this cylinder head Continuous casting mold usually used mold inserts, whose associated with the mold cavity surrounded by the mold surface determines the shape of the cylinder head to be generated in each case Brennraumausnehmungen. Mold inserts of this type are also referred to in technical language as "combustion chamber inserts". They sit for this purpose in the molded into the mold cavity walls of the mold body shots.

Im Zuge des Gießprozesses kommt es aufgrund des Kontakts der Gießform mit der jeweils eingegossenen Metallschmelze zu einer starken Erwärmung des jeweiligen Kokillenkörpers und der in ihm sitzenden Gießformeinsätze. Infolge dieser Erwärmung dehnen sich Kokillenkörper und Gießformeinsätze aus. Der Umfang dieser Ausdehnung ist zum einen abhängig von der in Kokillenkörper und Gießformeinsatz jeweils einsetzenden Temperaturerhöhung und andererseits vom Ausdehnungsverhalten des jeweils für ihre Herstellung verwendeten Werkstoffs . So kommt es in der Regel zu einer unterschiedlich starken Ausdehnung von Kokille und Gießformeinsatz, weil die Massen der Einsätze und des Kokillenkörpers unterschiedlich sind, so dass sich der eine wesentlich geringere Masse aufweisende Gießformeinsatz sehr viel schneller erwärmt als der ihn umgebende Kokillenkörper mit der Folge, dass der Einsatz sich schneller und stärker ausdehnt als der ihn umgebende Kokillenkörper. Dieses Phänomen tritt nicht nur dann auf, wenn Kokillenkörper und Gießformeinsatz aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, sondern aufgrund der geringeren Volumina auch dann, wenn sie aus demselben Material gefertigt sind.In the course of the casting process, due to the contact of the casting mold with the molten metal poured in each case, a strong heating of the respective casting body and the casting mold inserts seated in it occur. As a result of this heating, mold bodies and mold inserts expand. The extent of this expansion depends, on the one hand, on the temperature increase occurring in each case in the mold body and mold insert, and on the other hand on the expansion behavior of the material used in each case for their production. So it comes to a different extent expansion of mold and mold insert, because the masses of the inserts and the mold body are different, so that the much lower mass having mold insert heats up much faster than the surrounding mold body with the result, that the insert expands faster and stronger than the mold body surrounding it. This phenomenon occurs not only when die body and mold insert are made of different materials, but also because of the smaller volumes, if they are made of the same material.

Das unterschiedliche Ausdehnungsverhalten von Gießformeinsätzen und Kokillenkörper führt zu Maßungenauigkeiten, die sich beispielsweise dann, wenn möglichst endabmessungsnah gegossen werden soll, als besonders schwer beherrschbar erweisen. Besonders kritisch erweist sich diese Anforderung bei der Großserienfertigung von Zylinderköpfen, für die vom Motorbauer eine maximale Maßabweichung von +/- 0,15 mm gegenüber dem Sollmaß gefordert wird.The different expansion behavior of mold inserts and die body leads to Dimensional inaccuracies, which, for example, when it should be cast as close to the final dimensions, prove to be particularly difficult to control. This requirement proves to be particularly critical in the case of mass production of cylinder heads, for which the engine manufacturer demands a maximum dimensional deviation of +/- 0.15 mm from the nominal dimension.

Um auch unter diesen Umständen die prozesssichere Einhaltung der jeweils geforderten Genauigkeiten der Maßhaltigkeit zu gewährleisten, sind aufwändige Maßnahmen für den Einbau der Gießformeinsätze und eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung im Kokillenkörper erforderlich. So muss bei bekannten, für das Gießen von Zylinderköpfen eingesetzten Dauergießformen die Position der Gießformeinsätze im jeweiligen Kokillenkörper in der Regel zunächst durch eine Vielzahl von Versuchen empirisch ermittelt werden, um durch eine entsprechende Dimensionierung des Gießformeinsatzes die im Zuge des jeweiligen Gießprozesses auftretende Wärmeausdehnung so zu kompensieren, dass ein ausreichend präzises Gießergebnis erreicht wird. Ist eine geeignete Dimensionierung im Rahmen des jeweils zur Verfügung stehenden Bauraums bzw. im Hinblick auf die Funktion und Stabilität des jeweiligen Gießformeinsatzes nicht möglich, so kann zur Verringerung der Wärmeausdehnung eine Kühlung der Gießformeinsätze erforderlich werden.In order to ensure process-reliable compliance with the respectively required accuracies of dimensional stability even under these circumstances, costly measures for the installation of the mold inserts and the most uniform possible temperature distribution in the mold body are required. Thus, in the case of known permanent casting molds used for the casting of cylinder heads, the position of the mold inserts in the respective mold body generally has to be determined empirically first by a plurality of tests in order to compensate for the thermal expansion occurring in the course of the respective casting process by appropriate dimensioning of the mold insert in that a sufficiently precise casting result is achieved. If a suitable dimensioning within the respective available space or in view of the function and stability of the respective mold insert is not possible, it may be necessary to reduce the thermal expansion cooling of the mold inserts.

Da trotz allen für die der Ermittlung einer optimalen Form des Gießformeinsatzes betriebenen Aufwands es im Gießbetrieb bei Einsatz konventioneller Kokillen häufig noch zu unzulässigen Maßabweichungen kommt, muss beispielsweise bei der gießtechnischen Großserienfertigung von Zylinderköpfen üblicherweise eine Prüfung der jeweils fertig gestellten Köpfe auf Einhaltung der geforderten Tiefe der jeweils in sie einzuformenden Brennräume durchgeführt werden.Since in spite of all the effort expended for determining an optimum shape of the mold insert, unacceptable dimensional deviations often occur in the casting operation when using conventional molds, for example, in the case of large-scale casting production of cylinder heads, one usually has to Examination of each finished heads on compliance with the required depth of each einzormenden in them combustion chambers are performed.

Aus der DE 198 38 561 Al ist der Versuch bekannt, die Standzeiten von Kokillen, in denen Nicht-Eisenmetalle, wie Magnesiumschmelzen, zu Gussteilen vergossen werden, dadurch zu erhöhen, dass die Kokillenkörper und die darin eingesetzten Gießformeinsätze aus einem hochschmelzenden Schwermetallwerkstoff, wie Molybdän oder Wolfram, hergestellt sind. Der Vorteil der Verwendung solcher Werkstoffe für die Herstellung von Gießformen wird dabei darin gesehen, dass sie durch die jeweilige Leichtmetallschmelze weniger angegriffen werden als konventionelle Stähle und einer dementsprechend geringeren Korrosion ausgesetzt sind.From DE 198 38 561 Al the attempt is known to increase the life of molds in which non-ferrous metals, such as magnesium melts are cast into castings, thereby increasing that the mold body and the mold inserts used therein from a refractory heavy metal material, such as molybdenum or tungsten. The advantage of using such materials for the production of molds is seen in the fact that they are less affected by the respective light metal melt than conventional steels and are exposed to a correspondingly lower corrosion.

Unabhängig von diesem Vorteil der in der DE 198 38 561 Al vorgeschlagenen Werkstoffauswahl besteht jedoch das Problem, dass sich auch die aus hochschmelzenden Schwermetallen gefertigten Kokillenkörper und die in ihnen eingesetzten Gießformeinsätze aufgrund ihres jeweils unterschiedlichen Volumens und ihrer unterschiedlich großen, mit der Schmelze in Kontakt kommenden Flächen bei Erwärmung unterschiedlich stark ausdehnen. So machen sich die durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung verursachten Maßabweichungen in der Praxis selbst dann bemerkbar, wenn nach dem Vorbild der DE 198 38 561 Al Schwermetallwerkstoffe verwendet werden, die besonders geringe Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen. Ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, mit einfachen Mitteln einen Gießformeinsatz sowie eine Dauergießform zu schaffen, die eine kostengünstige Herstellung von Gussteilen mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Produktionsergebnissen ermöglichen.Irrespective of this advantage of the material selection proposed in DE 198 38 561 A1, however, there is the problem that the mold bodies made of high-melting heavy metals and the mold inserts used in them also come into contact with the melt due to their respective different volumes and their different sizes Expand areas differently when heated. Thus, the dimensional deviations caused by the different thermal expansion become noticeable in practice, even if, according to the model of DE 198 38 561 A1, heavy metal materials are used which have particularly low thermal expansion coefficients. Starting from the above-described prior art, the object of the invention was to provide by simple means a mold insert and a permanent mold, which allow a cost-effective production of castings with respect to the prior art improved production results.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß in Bezug auf eine Dauergießform zum Gießen von Gussteilen aus einer Metallschmelze, insbesondere einer Leichtmetallschmelze, dadurch gelöst worden, dass eine solche Dauergießform einen Kokillenkörper, der einen das zu gießende Gussteil abbildenden Formhohlraum mindestens teilweise umgibt und in dessen den Formhohlraum begrenzende Wand eine einen in den Formhohlraum übergehenden Absatz aufweisende Aufnahme eingeformt ist, und einen in der Aufnahme sitzenden Gießformeinsatz aufweist, der eine dem von der jeweiligen Dauergießform umgebenen Formhohlraum zugeordnete Oberseite, einen bei kalter Gießform mit Spiel in der Aufnahme sitzenden Grundkörper und einen Stützkragen aufweist, der sich über einen Bruchteil der Höhe des Grundkörpers des Gießformeinsatzes erstreckt und formschlüssig in dem Absatz der Aufnahme sitzt, wobei die Gesamthöhe von Stützkragen und Grundkörper um ein Untermaß, das mindestens gleich dem Höhenmaß ist, um das sich der Grundkörper beim Gießen in Folge seiner durch den Kontakt mit der Metallschmelze eintretenden Erwärmung in Höhenrichtung ausdehnt, kleiner ist als die Tiefe der Aufnahme, so dass bei kalter Dauergießform zwischen dem Boden der Aufnahme und der ihr zugeordneten Seite des Gießformeinsatzes ein Abstand vorhanden ist.This object is achieved according to the invention in relation to a permanent mold for casting castings from a molten metal, in particular a light metal melt, that such a permanent mold at least partially surrounds a mold body, which at least partially surrounds a mold cavity depicting the casting to be cast and in its wall defining the mold cavity a receptacle having a recess which leads into the mold cavity is formed, and has a mold insert seated in the receptacle, which has a top side associated with the mold cavity surrounded by the respective permanent mold, a main body seated with cold play in the receptacle and a support collar which extending over a fraction of the height of the base body of the mold insert and positively seated in the shoulder of the receptacle, wherein the total height of the support collar and base body by an undersize, which is at least equal to the height dimension to the the base body expands in the vertical direction during casting as a result of his entering through the contact with the molten metal heating, is smaller than the depth of the receptacle, so that in cold Dauergießform between the bottom of the receptacle and its associated side of the mold insert a distance is present.

Dementsprechend weist ein die oben angegebene Aufgabe lösender Gießformeinsatz, insbesondere Brennraumeinsatz, für eine Dauergießform zum Gießen von Gussteilen aus einer Metallschmelze, insbesondere einer Leichtmetallschmelze, der einen Grundkörper und eine Oberseite besitzt, welche bei in die Dauergießform eingesetztem Gießformeinsatz dem von der Dauergießform umgrenzten, das herzustellende Gussteil abbildenden Formhohlraum zugeordnet ist, erfindungsgemäß einen gegenüber dem Grundkörper vorstehenden Stützkragen auf, dessen Höhe kleiner als die Höhe des Gießformeinsatzes ist .Accordingly, a casting mold insert, in particular combustion chamber insert, which solves the above-mentioned problem, has for a permanent mold for casting castings from a molten metal, in particular a light metal melt, which has a base body and a top, which is associated with the mold cavity bounded by the permanent mold, the forming of the casting to be produced molded cavity used in the permanent mold, according to the invention with respect to the main body above Support collar, whose height is smaller than the height of the mold insert.

Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, den Gießformeinsatz durch eine geeignete konstruktive Gestaltung in der Dauergießform so abzustützen, dass es bei seiner Erwärmung nur zu einer minimalen Veränderung der Lage der dem Formhohlraum der Dauergießform zugeordneten Oberseite des Gießformeinsatzes kommt. Zu diesem Zweck weist erfindungsgemäß der Gießformeinsatz einen Stützkragen auf, und es ist in der ihm zugeordneten Aufnahme ein entsprechend geformter Absatz ausgebildet, in der der Stützkragen bei fertig montierter Dauergießform sitzt. Gleichzeitig ist der Grundkörper des Gießformeinsatzes so dimensioniert, dass er bei kalter Gießform mit Spiel in der ihm zugeordneten Aufnahme positioniert ist. Zwischen dem Boden der Aufnahme und der im zugeordneten Unterseite des Gießformeinsatzes ist auf diese Weise ein Raum ausgebildet, dessen Höhe ausreicht, um die Länge aufzunehmen, um die sich die Höhe des Gießformeinsatz-Grundkörpers bei der durch den Kontakt sich einstellenden Erwärmung des Gießformeinsatzes ändert. In Folge der mit der Erwärmung einhergehenden Ausdehnung wird der Gießformeinsatz folglich nur noch in sehr geringem Maße in den von der Gießform umgebenen Formhohlraum gedrückt, während der überwiegende Betrag der Ausdehnung durch den unterhalb des Grundkörpers vorhandenen Raum aufgenommen wird. Auf diese Weise lassen sich die im Gießbetrieb eintretenden Ausdehnungen von Gießkokille und Gießformeinsatz so aneinander anpassen, dass trotz des Umstandes, dass der Gießformeinsatz einem geringeren Wärmeabfluss ausgesetzt und infolgedessen heißer ist und sich daher stärker ausdehnt als der das jeweilige Gussteil umgebende Kokillenkörper, die in Höhenrichtung tatsächlich eintretenden Ausdehnungen von Kokille und Einsatz im Wesentlichen gleich oder zumindest soweit aneinander angenähert sind, dass sie lediglich innerhalb eines eng bemessenen Toleranzbereichs voneinander abweichen. Gleichzeitig kann der Grundkörper problemlos ein so großes Volumen aufweisen, dass die an der Gießformeinsatz ausgebildeten Formelemente gegen eine zu hohe Erwärmung geschützt sind und das Auftreten von übermäßigen Wärmespannungen im Oberflächenbereich der Gießform vermieden werden.The invention is based on the idea to support the mold insert by a suitable structural design in the permanent mold so that it comes with its heating only a minimal change in the position of the mold cavity of the permanent mold associated top of the mold insert. For this purpose, according to the invention, the mold insert on a support collar, and it is formed in its associated receptacle, a correspondingly shaped paragraph, in which the support collar sits at ready mounted permanent mold. At the same time, the main body of the mold insert is dimensioned so that it is positioned in cold mold with game in its associated recording. Between the bottom of the receptacle and in the associated bottom of the mold insert, a space is formed in this way, the height is sufficient to accommodate the length by which changes the height of the mold insert body at the heating of the mold insert due to the contact. As a result of the expansion associated with the heating of the mold insert is consequently pressed only to a very small extent in the mold cavity surrounded by the mold, while the predominant amount the expansion is absorbed by the existing space below the body. In this way, the expansions of casting mold and mold insert occurring in the casting operation can be adapted to each other, that despite the fact that the mold insert is exposed to a lower heat dissipation and consequently hotter and therefore expands more than the mold body surrounding the respective casting in the height direction actually occurring expansions of mold and insert are substantially the same or at least as far approached to each other that they differ only within a narrow tolerance range. At the same time, the base body can easily have such a large volume that the mold elements formed on the mold insert are protected against overheating and the occurrence of excessive thermal stresses in the surface area of the mold is avoided.

Die Erfindung ermöglicht es auf diese Weise, Gussteile, in die mittels Gießformeinsätzen im Gießbetrieb Ausnehmungen eingeformt werden sollen, mit verbesserter Genauigkeit herzustellen. Besonders guteThe invention makes it possible in this way, castings, in which by means of mold inserts in the casting operation recesses are to be formed, with improved accuracy. Especially good

Abbildungsgenauigkeiten werden dabei dann erreicht, wenn der Stützkragen des Gießformeinsatzes von der dem Formhohlraum der Dauergießform zugeordneten Oberfläche ausgeht. So kann auf einfache Weise ein bündiger Anschluss der Oberfläche des Gießformeinsatzes an die Oberfläche des Kokillenkörpers bewerkstelligt werden, die die dem Gießformeinsatz jeweils zugeordnete Aufnahme umgibt .Imaging accuracies are thereby achieved when the support collar of the mold insert emanates from the surface associated with the mold cavity of the permanent mold. Thus, a flush connection of the surface of the mold insert to the surface of the mold body can be accomplished in a simple manner, which surrounds the mold insert used in each case associated receptacle.

Besonders günstig erweist sich die auf erfindungsgemäße Weise erzielte Verbesserung der Fertigungsgenauigkeit bei der Herstellung von Zylinderköpfen fürParticularly favorable results in the inventive manner achieved improvement in manufacturing accuracy the production of cylinder heads for

Verbrennungsmotoren, die sich mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Gießkokille besonders kosteneffektiv herstellen lassen. Mit der größeren Maßhaltigkeit eines als Brennraumeinsatz eingesetzten Gießformeinsatzes bei Erwärmung erhöht sich auch die Maßhaltigkeit des durch den betreffenden Einsatz im fertigen Zylinderkopf abgebildeten Brennraums . Somit können auch die im Betrieb des Verbrennungsmotors geforderten Parameter für die Kraftstoffverdichtung und Abgasverbrennung exakter eingehalten werden.Internal combustion engines, which can be produced particularly cost-effectively with a casting mold according to the invention. With the greater dimensional accuracy of a mold insert used as a combustion chamber insert when heated, the dimensional accuracy of the illustrated by the respective use in the finished cylinder head combustion chamber increases. Thus, the required parameters for fuel compression and combustion of exhaust gases during operation of the internal combustion engine can be maintained more accurately.

Eine weitere vorteilhafte Anwendungsvariante der Erfindung ist die Anfertigung von Einlasskanalkernmarkeneinsätzen in Kokillen für Dieselzylinderköpfe . Durch erfindungsgemäß erreichte Genauigkeit der Abbildung dieser Formelemente können die Schwankungen der Kanalpositionen im Zylinderkopf auf ein Minimum reduziert werden.A further advantageous variant of the invention is the production of intake channel core brand inserts in molds for diesel cylinder heads. By inventively achieved accuracy of the image of these form elements, the variations of the channel positions in the cylinder head can be reduced to a minimum.

Die Lage der für die Ausbildung des Gussstücks wesentlichen Oberseite des Gießformeinsatzes ist bei erfindungsgemäßer Ausgestaltung nur noch davon abhängig, wie stark sich der Stützkragen in Höhenrichtung des Gießformeinsatzes ändert, da nur der Stützkragen in Höhenrichtung unmittelbar am Kokillenkörper der Gießform abgestützt ist. Je geringer die Höhe des Stützkragens, desto geringer ist die bei Erwärmung desThe position of the essential for the formation of the casting top of the mold insert is according to the invention only depends on how much the support collar changes in the height direction of the mold insert, since only the support collar is supported in height direction directly on the mold body of the mold. The smaller the height of the support collar, the lower the heating of the

Gießformeinsatzes eintretende Lageänderung der Oberseite des Gießformeinsatzes. Im Bereich des Grundkörpers dagegen steht ausreichend Material zur Verfügung, um einerseits die für die Formgebung des Gussteils benötigten Formelemente auszubilden und andererseits über ein ausreichendes Materialvolumen gezielt Wärme aus dem Gussteil abführen zu können.Mold insert entering change in position of the top of the mold insert. On the other hand, sufficient material is available in the region of the base body in order, on the one hand, to form the shape elements required for the shaping of the casting and, on the other hand, over a sufficient volume of material targeted to remove heat from the casting.

Daher sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Höhe des Stützkragens höchstens 30 % der Höhe des Grundkörpers des Gießformeinsatzes beträgt. Ziel ist es dabei, die Einbaubezugsebene, also die Ebene, in der der Stützkragen am Kokillenkörper abgestützt ist, in möglichst naher Nachbarschaft zur freien, dem Formhohlraum der Gießform direkt zugeordneten Oberfläche des Kokillenkörpers anzuordnen. Dementsprechend ist es günstig, wenn die Höhe des Stützkragens höchstens 15 % oder sogar höchstens 10 % der Höhe des Grundkörpers des Gießformeinsatzes beträgt. Eine solche Begrenzung der Höhe des Stützkragens kann in der Praxis problemlos dadurch bewerkstelligt werden, dass Gießformeinsatz und Stützkragen lediglich den Gießformeinsatz halten, ohne unmittelbar an der Ausprägung von Formelementen des zu fertigenden Gussteils beteiligt zu sein.Therefore, an advantageous embodiment of the invention provides that the height of the support collar is at most 30% of the height of the base body of the mold insert. The goal here is to arrange the Einbaubzugsebene, ie the plane in which the support collar is supported on Kokillenkörper in closest possible proximity to the free, the mold cavity of the mold directly associated surface of the Kokillenkörpers. Accordingly, it is favorable if the height of the support collar is at most 15% or even at most 10% of the height of the main body of the mold insert. Such a limitation of the height of the support collar can be easily accomplished in practice by the fact that mold insert and support collar hold only the mold insert, without being directly involved in the expression of form elements of the casting to be produced.

Die Genauigkeit der Positionierung des Gießformeinsatzes in Breitenrichtung, also quer zu seiner Höhe, kann dadurch gewährleistet werden, dass der Stützkragen des Gießformeinsatzes spielfrei in dem ihm zugeordneten Absatz der Aufnahme der Dauergießform sitzt. Dabei kann die Passung zwischen dem Stützkragen und der Aufnahme so ausgelegt werden, dass der Gießformeinsatz auch im kalten Zustand einerseits sicher in der Aufnahme gehalten ist, andererseits jedoch auch problemlos aus ihr entnommen werden kann.The accuracy of the positioning of the mold insert in the width direction, ie transversely to its height, can be ensured by the fact that the support collar of the mold insert sits without play in its associated paragraph recording the permanent mold. In this case, the fit between the support collar and the receptacle can be designed so that the mold insert is securely held in the receptacle even when cold on the one hand, but on the other hand can also be easily removed from it.

Eine besonders sichere Abstützung des Gießformeinsatzes kann dadurch erreicht werden, dass der Stützkragen um den Grundkörper herum verläuft. Aufgrund der durch die Erfindung erzielten Minimierung des Einflusses der Wärmeausdehnung des Gießformeinsatzes auf die Maßhaltigkeit des herzustellenden Gussteils erlaubt es die Erfindung grundsätzlich, den für den Gießformeinsatz verwendeten Werkstoff unabhängig von seinem Ausdehnungsverhalten bei Erwärmung allein nach seiner Eignung zum Abformen der jeweils gewünschten Formelemente am Gussstück auszuwählen. Praktische Erprobungen haben jedoch gezeigt, dass es insbesondere im Hinblick auf eine Optimierung des Gussgefüges im Bereich des durch den Gießformeinsatz am Gussteil ausgebildeten Formelements günstig ist, wenn der Gießformeinsatz aus einem Werkstoff gefertigt ist, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient größer ist als der des Werkstoffs des Kokillenkörpers .A particularly secure support of the mold insert can be achieved in that the support collar extends around the base body. Due to the minimization of the influence of the thermal expansion of the casting used by the invention on the dimensional accuracy of the casting to be produced, the invention basically allows to select the material used for the casting mold, regardless of its expansion behavior when heated only after its suitability for molding the respective desired shape elements on the casting , Practical tests have shown, however, that it is favorable, in particular with regard to optimizing the cast structure in the area of the mold element formed on the casting by the mold element, when the mold insert is made of a material whose thermal expansion coefficient is greater than that of the material of the mold body.

Als besonders vorteilhaft hat es sich in diesem Zusammenhang erwiesen, wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient des Gießformeinsatzes 17,0*10^~6 m/ (m*K) bis 18,5*10^~6 m/ (m*K) , insbesondere 17,5*10^~6 m/ (m*K) bis 18,0*10^~6 m/ (m*K) beträgt. In dieser Hinsicht für die Herstellung der Gießformeinsätze besonders gut geeignete Werkstoffe sind Cu-, Ni- oder Bebasierte Legierungen, wobei es vorteilhaft sein kann, wenn der Gießformeinsatz jeweils zu 90 % bis 98 % aus Cu, Ni oder Be bzw. auf diesen Elementen basierten Legierungen besteht.It has proved to be particularly advantageous in this context if the coefficient of thermal expansion of the casting insert is 17.0 * 10 ^-6 m / (m * K) to 18.5 * 10 ^-6 m / (m * K), in particular 17, 5 * 10 ^{~ 6} m / (m * K) to 18.0 * 10 ^{~ 6} m / (m * K). In this respect, materials which are particularly suitable for the production of the mold inserts are Cu, Ni or Bebased alloys, it being advantageous for the mold insert to be based in each case to 90% to 98% of Cu, Ni or Be or on these elements Alloys exists.

Ein hoher Ausdehnungskoeffizient des Gießformeinsatzes erweist sich als besonders günstig beim Gießen von Gussteilen aus Leichtmetallschmelzen. Bei diesen kann durch Verwendung von gut wärmeleitfähigen Gießformeinsätzen im Bereich der durch den Gießformeinsatz jeweils abzubildenden Formelemente gezielt eine besonders schnelle Abkühlung und damit einhergehend ein besonders feines Gefüge erzeugt werden, das sich vorteilhaft auf die mechanischen Eigenschaften auswirkt. Besonders vorteilhaft wirkt sich diese Möglichkeit der gezielten Gefügebeeinflussung beim Gießen von Zylinderköpfen aus, bei dem mit der Erfindung auf einfache Weise im Bereich der Brennräume ein hinsichtlich der Dauerbelastbarkeit günstiges feines Gefüge erzeugt werden kann.A high expansion coefficient of the mold insert proves to be particularly favorable when casting castings from light metal melts. In these, by using highly thermally conductive mold inserts in the region of the respective mold elements to be imaged by the mold insert specifically a particularly rapid cooling and concomitantly a particularly fine microstructure are generated, which has an advantageous effect on the mechanical properties. This possibility of targeted microstructural influence during casting of cylinder heads has a particularly advantageous effect, in which a fine microstructure which is favorable with respect to the continuous loadability can be produced in a simple manner in the region of the combustion chambers with the invention.

Eine weitere Minimierung der in Folge der Erwärmung beim Gießen eintretenden Formabweichungen kann zudem dadurch erreicht werden, dass die Brennraumeinsätze und / oder die Kokille in an sich bekannter Weise gekühlt, insbesondere wassergekühlt, werden.A further minimization of the shape deviations occurring as a result of the heating during casting can also be achieved by cooling the combustion chamber inserts and / or the mold in a manner known per se, in particular water-cooled.

Verformungen des Gießformeinsatzes in Folge von bei seiner Erwärmung eintretenden Spannungen und einer Behinderung der Ausdehnung des Gießformeinsatzes in Höhenrichtung kann auch dadurch entgegen gewirkt werden, dass das Untermaß des Querschnitts des Grundkörpers gegenüber dem Querschnitt der Aufnahme mindestens gleich der Ausdehnung ist, die in Folge der Erwärmung des Gießformeinsatzes bei Kontakt mit der Metallschmelze in Breitenrichtung eintretenden Ausdehnung des Grundkörpers eintritt .Deformations of the mold insert as a result of occurring during its heating stresses and a disability of the expansion of the mold insert in the vertical direction can also be counteracted that the undersize of the cross section of the base body relative to the cross section of the receptacle is at least equal to the extent due to the heating the mold insert enters in contact with the molten metal in the width direction entering expansion of the body.

Der Werkstoff des Kokillenkörpers kann insbesondere ein Stahlwerkstoff sein, wie er im Stand der Technik bereits erfolgreich für diesen Zweck eingesetzt wird. Bevorzugt wird der Werkstoff der Kokille erfindungsgemäß so gewählt, dass er einen thermischenThe material of the mold body may in particular be a steel material, as already successfully used in the prior art for this purpose. Preferably, the material of the mold according to the invention is chosen so that it has a thermal

Ausdehnungskoeffizienten zwischen ll*10^~6 m/ (m*K) und 12*10^~6 m/ (m*K) besitzt. Als Werkstoff für den Kokillenkörper kann dementsprechend insbesondere ein Werkzeugstahl zum Einsatz kommen, der sich durch eine hohe Härte und Zähigkeit auszeichnet.Expansion coefficient between ll * 10 ^{~ 6} m / (m * K) and 12 * 10 ^{~ 6} m / (m * K) has. As a material for the Mold body can accordingly be used in particular a tool steel, which is characterized by a high hardness and toughness.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:In the following the invention will be explained in more detail with reference to a drawing illustrating an embodiment. They show schematically:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines als Bodenplatte ausgebildeten Kokillenkörpers einer Dauergießform zum Gießen eines Zylinderkopfs in Draufsicht;1 shows a detail of a bottom plate formed as a mold body of a permanent mold for casting a cylinder head in plan view.

Fig. 2 den Kokillenkörper in einem Schnitt entlang der in Fig. 1 eingetragenen Schnittlinie A - A.2 shows the Kokillenkörper in a section along the registered in Fig. 1 section line A - A.

Der Kokillenkörper 1 dient als Bodenplatte einer weiter nicht dargestellten, als Dauergießform ausgebildeten Gießkokille, die einen das jeweilige Gussteil abbildenden Formhohlraum H umgibt. Der Kokillenkörper 1 ist wie die anderen hier nicht gezeigten Kokillenkörper der Gießkokille aus einem warmfesten Werkzeugstahl hergestellt, dem in der deutschen Stahl-Eisen Liste die Werkstoff-Nr . 1.2343 zugeordnet ist und der (in Gew.-%) 0,36 - 0,42 % C, 0,90 - 1,20 % Si, 0,30 - 0,50 % Mn, <The Kokillenkörper 1 serves as a base plate of a casting mold, not shown further, designed as a permanent mold, which surrounds a mold cavity H depicting the respective casting. The Kokillenkörper 1 is like the other Kokillenkörper the casting mold not shown here made of a heat-resistant tool steel, in the German steel-iron list the material no. 1.2343 and (in% by weight) 0.36-0.42% C, 0.90-1.20% Si, 0.30-0.50% Mn, <

0,03 % P, < 0,03 % S, 4,80 - 5,50 % Cr, 1,10 - 1,40 % Mo, 0,25 - 0,50 % V und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthält. Dieser Werkzeugstahl besitzt einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der im Mittel ll,5*10^~6 m/ (m*K) beträgt.0.03% P, <0.03% S, 4.80-5.50% Cr, 1.10-1.40% Mo, 0.25-0.50% V and the remainder contains iron and unavoidable impurities , This tool steel has a coefficient of thermal expansion, which is on average ll, 5 * 10 ^{~ 6} m / (m * K).

In der aus dem Bodenplatten-Kokillenkörper 1 gemeinsam mit den anderen, hier nicht dargestellten, Seitenwände und einen Deckel bildenden Kokillenkörpern zusammengesetzten Gießkokille werden Zylinderköpfe für Verbrennungsmotoren gegossen. In die Zylinderköpfe werden dabei eine der Zylinderzahl des jeweiligenIn the from the bottom plate Kokillenkörper 1 together with the other, not shown here, side walls and casting molds forming a lid forming mold bodies are cast cylinder heads for internal combustion engines. In the cylinder heads are doing one of the number of cylinders of the respective

Verbrennungsmotors entsprechende Zahl von Brennräumen mit Ventilsitzen für jeweils zwei Einlass- und zwei Auslassventile eingeformt. Zu diesem Zweck sind in den Kokillenkörper 1 eine der Zylinderzahl des jeweiligen Verbrennungsmotors entsprechende Zahl von Gießformeinsätzen 2 in jeweils eine Aufnahme 3 eingesetzt .Internal combustion engine corresponding number of combustion chambers formed with valve seats for each two intake and two exhaust valves. For this purpose, one of the number of cylinder of the respective internal combustion engine corresponding number of mold inserts 2 are inserted into a respective seat 3 in the mold body 1.

Jeder der einstückig ausgebildeten Gießformeinsätze 2 weist einen zylindrischen Grundkörper 2a auf, der an seiner dem Formhohlraum H zugeordneten Seite eine in ihrem ringförmigen Umfangsabschnitt planebene und ihrem zentralen Mittelabschnitt in Richtung des Formhohlraums H gewölbte Oberfläche 2b trägt, von der paarweise die Einlass- und Auslassventilsitze abbildenden Formelemente 2c,2d,2e,2f vorstehen. Ausgehend von dem planebenen Umfangsabschnitt der Oberfläche 2b ist an den Grundkörper 2a ein in radialer Richtung gegenüber der Umfangsflache 2g des Grundkörpers 2a vorstehender Stützkragen 2h angeformt, der um den Gründkörper 2a umläuft und dessen dem Formhohlraum H zugeordnete Oberfläche 2i stufenlos an den planebenen Umfangsabschnitt der Oberfläche 2b des Grundkörpers 2a angeschlossen ist. Die Höhe hs des Stützkragens 2h beträgt ca. 22 % der Höhe hg des Grundkörpers 2a. In die der Oberfläche 2b gegenüberliegende Bodenfläche 2j des Grundkörpers 2a des Gießformeinsatzes 2 sind Sackgewindebohrungen 2k eingeformt, in die hier nicht gezeigte Dehnschrauben zur Befestigung des Gießformeinsatzes 2 aus seiner Aufnahme 3 eingeführt werden können. Die Aufnahme 3 ist topfförmig in den Kokillenkörper 1 eingeformt und weist im Bereich ihrer dem Formhohlraum H zugeordneten Öffnung einen ringartig umlaufenden, in den Formhohlraum H übergehenden Absatz 3a auf. Der Durchmesser do der von der Innenumfangsflache des Absatzes 3a umgrenzten Öffnung entspricht bis auf ein geringes Untermaß dem Außendurchmesser des Stützkragens 2h, so dass der Stützkragen 2h bei kalter Gießkokille mit leichtem Presssitz im Absatz 3a gehalten ist. Gleichzeitig entspricht die Tiefe des Absatzes 3a der Höhe hs des Stützkragens 2h, so dass bei kalter Gießkokille die Oberfläche 2i des Stützkragens 2h bündig zur die Aufnahme 3 umgrenzenden Oberfläche Ia des Kokillenkörpers 1 ausgerichtet ist.Each of the integrally formed mold inserts 2 has a cylindrical base body 2a, which on its side facing the mold cavity H has a plane in its annular peripheral portion and its central central portion in the direction of the mold cavity H convex surface 2b, from the pairs of intake and exhaust valve seats imaging Form elements 2c, 2d, 2e, 2f protrude. Starting from the planar peripheral portion of the surface 2b is formed on the base body 2a in the radial direction relative to the peripheral surface 2g of the main body 2a projecting support collar 2h, which rotates about the base body 2a and the mold cavity H associated surface 2i steplessly to the planar peripheral portion of the surface 2b of the main body 2a is connected. The height hs of the support collar 2h is approximately 22% of the height hg of the base 2a. In the surface 2b opposite bottom surface 2j of the main body 2a of the mold insert 2 are formed thread tapped holes 2k, in the here not shown expansion screws for fastening the mold insert 2 can be introduced from its receptacle 3. The receptacle 3 is cup-shaped formed in the Kokillenkörper 1 and has in the region of the mold cavity H associated opening an annular peripheral, in the mold cavity H merging paragraph 3a. The diameter do defined by the inner peripheral surface of the paragraph 3a opening corresponds to the outer diameter of the support collar 2h to a small undersize, so that the support collar 2h is held with cold casting mold with a slight interference fit in paragraph 3a. At the same time, the depth of the shoulder 3a corresponds to the height hs of the support collar 2h, so that when the casting mold is cold, the surface 2i of the support collar 2h is aligned flush with the surface 1a of the mold body 1 bounding the receptacle 3.

Außerhalb des Absatzes 3a ist der Innendurchmesser di des übrigen Abschnitts der Aufnahme 3 um ein Übermaß ds größer als der Außendurchmesser dg des Grundkörpers 2a des Gießformeinsatzes 2, so dass der Grundkörper 2a bei kalter Gießkokille in Umfangsrichtung mit Spiel in der Aufnahme 3 sitzt. Genauso ist die Tiefe der Aufnahme 3 um ein Übermaß tg größer als die Höhe hg des Grundkörpers 2a, so dass auch zwischen der Bodenfläche 2j und dem Boden 3b der Aufnahme bei kalter Gießkokille ein freier Luftraum 3c gebildet ist.Outside of paragraph 3a, the inner diameter di of the remaining portion of the receptacle 3 by an excess ds greater than the outer diameter dg of the main body 2a of the mold insert 2, so that the base body 2a sits with cold casting mold in the circumferential direction with play in the receptacle 3. Similarly, the depth of the receptacle 3 by an excess tg greater than the height hg of the base body 2a, so that between the bottom surface 2j and the bottom 3b of the recording with cold casting mold a free air space 3c is formed.

Die in der Gießkokille eingesetzten Gießformeinsätze 2 bestehen zu mindestens 95 Gew.-% aus Cu. Neben den herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen kann der Cu-Werkstoff in bekannter Weise weitere Bestandteile aufweisen, die ihm zur Verbesserung bestimmter Eigenschaften zugegeben werden. Die aus dem derart zusammengesetzten Cu-Werkstoff gefertigten Gießformeinsätze 2 besitzen im Mittel einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 18*10^~6 m/ (m*K) .The mold inserts 2 used in the casting mold consist of at least 95% by weight of Cu. In addition to the unavoidable impurities due to the production, the Cu material can, in a known manner, have further constituents which are added to it in order to improve certain properties. Made of the thus composed Cu material Mold inserts 2 have on average a thermal expansion coefficient of 18 * 10 ^{~ 6} m / (m * K).

Dementsprechend dehnen sich die Brennraumeinsätze 2 über ihre Höhe und Breite bei einer Erwärmung deutlich stärker aus als der aus dem Stahlwerkstoff 1.2343 gefertigte Kokillenkörper 1. Dabei ist jedoch der Anteil der über die Höhe des Gießformeinsatzes in Richtung des Formhohlraums H bei Erwärmung eintretenden Ausdehnung des Gießformeinsatzes 2, der sich auf die Lage der mit den Formelementen 2c - 2f versehenen Oberfläche 2b auswirkt, gering, da eine Lageänderung der Oberfläche 2b nur proportional zur Höhe hs des Stützkragens 2h eintritt. Der wesentliche Teil der Ausdehnung in Höhenrichtung des Gießformeinsatzes 2 wird durch den unterhalb des Grundkörpers 2a in der Aufnahme 3 gebildeten Luftraum 3b aufgenommen. In entsprechender Weise wird die Ausdehnung des Grundkörpers 2a in radialer Breitenrichtung durch das bei kalter Gießkokille zwischen der Innenumfangswand der Aufnahme 3 und der Außenumfangsfläche 2g des Grundkörpers 2a vorhandene Spiel aufgenommen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Ausdehnung des Grundkörpers 2a in der Aufnahme 3 nicht behindert wird.Accordingly, the combustion chamber inserts 2 expand over their height and width when heated significantly stronger than the mold made of steel material 1.2343 mold body 1. However, the proportion of over the height of the mold insert in the direction of the mold cavity H upon heating entering expansion of the mold insert second , which has an effect on the position of the surface 2 b provided with the mold elements 2 c - 2 f, low, since a change in position of the surface 2 b occurs only in proportion to the height h s of the support collar 2 h. The essential part of the expansion in the height direction of the mold insert 2 is received by the air space 3b formed below the base 2a in the receptacle 3. In a corresponding manner, the expansion of the basic body 2a in the radial width direction is absorbed by the clearance present in the case of a cold casting mold between the inner peripheral wall of the receptacle 3 and the outer circumferential surface 2g of the basic body 2a. In this way it is ensured that the expansion of the base 2a in the receptacle 3 is not hindered.

Die Höhe hs kann dabei unter Berücksichtigung des Ausdehnungsverhaltens des Kokillenkörpers 1 und des Gießformeinsatzes 2 so ausgelegt werden, dass auch bei einer durch den Kontakt mit der in den Formholraum H gegossenen Leichtmetallschmelze die Oberfläche 2b mit den Formelementen 2c - 2f des Gießformeinsatzes 2 im selben Abstand zur Oberfläche Ia des Kokillenkörpers 1 angeordnet ist, so dass eine präzise Abformung des Brennraums und der Ventilsitze im zu erzeugenden Zylinderkopf gewährleistet ist. BEZUGSZEICHENTaking into account the expansion behavior of the mold body 1 and the mold insert 2, the height hs can be designed such that the surface 2b with the mold elements 2c-2f of the mold insert 2 remain at the same distance even when the light metal melt poured into the mold cavity H comes into contact is arranged to the surface Ia of the mold body 1, so that a precise impression of the combustion chamber and the valve seats is ensured in the cylinder head to be generated. REFERENCE NUMBERS

1 Kokillenkörper1 mold body

2 Gießformeinsatz2 mold insert

2a Grundkörper des Gießformeinsatzes 22a basic body of the mold insert 2

2b dem Formhohlraum H zugeordnete Oberfläche des2b the mold cavity H associated surface of the

Gießformeinsatzes 2c - 2f Einlass- und Auslassventilsitze abbildendeCasting insert 2c - 2f inlet and outlet valve seats imaging

Formelementeform elements

2g Umfangsflache des Grundkörpers 2a 2h Stützkragen 2i dem Formhohlraum H zugeordnete Oberfläche des2g circumferential surface of the main body 2a 2h support collar 2i the mold cavity H associated surface of the

Stützkragenssupport collar

2j Bodenfläche des Grundkörpers 2a 2k Sackgewindebohrungen2j bottom surface of the main body 2a 2k blind threaded holes

3 Aufnahme3 recording

3a Absatz der Aufnahme 3 3c Luftraum3a paragraph of the recording 3 3c airspace

dg Außendurchmesser des Grundkörpers 2a di Innendurchmesser der Aufnahme 3 außerhalb desdg outer diameter of the base body 2a di inner diameter of the receptacle 3 outside the

Absatzes 3a do Durchmesser der von der Innenumfangsflache desParagraph 3a do Diameter of the inner circumferential surface of the

Absatzes 3a umgrenzten Öffnung ds Übermaß H Formhohlraum hs Höhe des Stützkragens 2h hg Höhe des Grundkörpers 2a tg Übermaß der Tiefe der Aufnahme 3 gegenüber derParagraph 3a delimited opening ds oversize H mold cavity hs height of the support collar 2h hg height of the body 2a tg excess of the depth of the receptacle 3 against the

Höhe hg des Grundkörpers 2a Height hg of the main body 2a

Claims

P A T E N T AN S P R Ü C H E PATENT TO SPRU

1. Dauergießform zum Gießen von Gussteilen, insbesondere von Zylinderköpfen, aus einer Metallschmelze, insbesondere einer Leichtmetallschmelze,1. permanent casting mold for casting cast parts, in particular cylinder heads, from a molten metal, in particular a light metal melt,

- mit mindestens einem Kokillenkörper (1), der einen das zu gießende Gussteil abbildenden Formhohlraum (H) mindestens teilweise umgibt und in dessen den Formhohlraum (H) begrenzende Wand eine Aufnahme (3) eingeformt ist, die einen in den Formhohlraum (H) übergehenden Absatz (3a) aufweist, und- With at least one Kokillenkörper (1) which at least partially surrounds a mold cavity to be cast casting (H) and in which the mold cavity (H) bounding wall, a receptacle (3) is formed, the one in the mold cavity (H) passing Paragraph (3a), and

- mit einem in der Aufnahme (3) sitzenden Gießformeinsatz (2), der eine dem von der jeweiligen Dauergießform umgebenen Formhohlraum (H) zugeordnete Oberseite (2b) , einen bei kalter Gießform mit Spiel in der Aufnahme (3) sitzenden Grundkörper (2a) und einen Stützkragen (2h) aufweist, der sich über einen Bruchteil (hs) der Höhe (hg) des Grundkörpers (2a) des Gießformeinsatzes (2) erstreckt und formschlüssig in dem Absatz (3a) der Aufnahme (3) sitzt,- With one in the receptacle (3) seated mold insert (2) having an associated with the respective continuous casting mold cavity (H) associated top (2b), a cold casting mold with game in the receptacle (3) seated body (2a) and a support collar (2h) which extends over a fraction (hs) of the height (hg) of the base body (2a) of the mold insert (2) and is seated in a positive fit in the shoulder (3a) of the receptacle (3),

- wobei die Gesamthöhe (hg) von Stützkragen (2h) und Grundkörper (2a) um ein Untermaß (tg) , das mindestens gleich dem Höhenmaß ist, um das sich der Grundkörper (2a) beim Gießen in Folge seiner durch den Kontakt mit der Metallschmelze eintretenden Erwärmung in Höhenrichtung ausdehnt, kleiner ist als die Tiefe der Aufnahme (3) , so dass bei kalter Dauergießform zwischen dem Boden der Aufnahme (3) und der ihr zugeordneten Seite (2j) des Gießformeinsatzes (2) ein Abstand (tg) vorhanden ist .- Wherein the total height (hg) of the support collar (2h) and the base body (2a) by an undersize (tg), which is at least equal to the height by which the base body (2a) during casting in consequence of it by the contact with the molten metal extending heating in the vertical direction, is smaller than the depth of the receptacle (3), so that when cold Continuous casting mold between the bottom of the receptacle (3) and its associated side (2j) of the mold insert (2) a distance (tg) is present.

2. Dauergießform nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Stützkragen (2h) spielfrei in dem Absatz (3a) der Aufnahme (3) sitzt.2. Continuous casting mold according to claim 1, d a d u r c h e k e n e z e c h e n e, t a s s of the support collar (2 h) without play in the paragraph (3 a) of the receptacle (3) sits.

3. Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Stützkragen (2h) von der dem Formhohlraum (H) zugeordneten Oberseite (2b) des Gießformeinsatzes (2) ausgeht .3. Continuous casting mold according to one of the preceding claims, d a d u r c h e c e n e e c e s e, e s of the support collar (2h) of the mold cavity (H) associated upper side (2 b) of the mold insert (2) emanates.

4. Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Höhe (hs) des Stützkragens (2h) höchstens 30 % der Höhe (hg) des Grundkörpers (2a) beträgt.4. Continuous casting mold according to one of the preceding claims, wherein the height (hs) of the support collar (2h) is at most 30% of the height (hg) of the base body (2a).

5. Dauergießform nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Höhe (hs) des Stützkragens (2h) höchstens 15 %, insbesondere höchstens 10 % der Höhe (hg) des Grundkörpers (2a) beträgt . 5. Continuous casting mold according to claim 4, characterized in that the height (hs) of the support collar (2h) is at most 15%, in particular at most 10% of the height (hg) of the base body (2a).

6. Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Untermaß (ds) des Querschnitts des Grundkörpers (2a) gegenüber dem Querschnitt der Aufnahme (3) mindestens gleich der Ausdehnung ist, die in Folge der Erwärmung des Gießformeinsatzes (2) bei Kontakt mit der Metallschmelze in Breitenrichtung des Grundkörpers6. Continuous casting mold according to one of the preceding claims, characterized in that the undersize (ds) of the cross section of the base body (2a) relative to the cross section of the receptacle (3) is at least equal to the extent due to the heating of the mold insert (2) in contact with the molten metal in the width direction of the body

(2a) eintritt.(2a) occurs.

7. Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Stützkragen (2h) um den Grundkörper (2a) herum verläuft .7. Continuous casting mold according to one of the preceding claims, characterized in that the support collar (2h) extends around the base body (2a).

8. Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Gießformeinsatz (2) aus einem Werkstoff gefertigt ist, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient sich vom Werkstoff des Kokillenkörpers (1) unterscheidet,8. Continuous casting mold according to one of the preceding claims, characterized in that the casting mold insert (2) is made of a material whose thermal expansion coefficient differs from the material of the mold body (1),

9. Dauergießform nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Gießformeinsatz (2) einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der Werkstoff des Kokillenkörpers (1) . 9. Continuous casting mold according to claim 8, characterized in that the mold insert (2) has a greater coefficient of thermal expansion than the material of the Kokillenkörpers (1).

10. Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Kokillenkörper (1) aus einem Stahlwerkstoff hergestellt ist.10. Continuous casting mold according to one of the preceding claims, characterized in that the mold body (1) is made of a steel material.

11. Dauergießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der thermische Ausdehnungskoeffizient des Werkstoffs, aus dem der Kokillenkörper (1) hergestellt ist, 10*10^~6 m/ (m*K) bis 14*10^~6 m/ (m*K) , insbesondere 11*1CT⁶ m/ (m*K) bis 12*10^~6 m/ (m*K) , beträgt.11. Continuous casting mold according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal expansion coefficient of the material from which the Kokillenkörper (1) is made, 10 * 10 ^{~ 6} m / (m * K) to 14 * 10 ^{~ 6} m / (m * K), in particular 11 * 1CT ⁶ m / (m * K) to 12 * 10 ^{~ 6} m / (m * K).

12. Gießformeinsatz, insbesondere Brennraumeinsatz, für eine Dauergießform zum Gießen von Gussteilen aus einer Metallschmelze, insbesondere einer Leichtmetallschmelze, mit einem Grundkörper (2a) und einer Oberseite (2b) , welche bei in die Dauergießform eingesetztem Gießformeinsatz (2) dem von der Dauergießform umgrenzten, das herzustellende Gussteil abbildenden Formhohlraum (H) zugeordnet ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen gegenüber dem Grundkörper (2) vorstehenden Stützkragen (2h), dessen Höhe (hs) kleiner als die Höhe (hg) des Gießformeinsatzes (2a) ist.12. mold insert, in particular combustion chamber insert, for a permanent mold for casting castings from a molten metal, in particular a light metal melt, with a base body (2a) and a top (2b), which in the permanent mold inserted mold insert (2) that bounded by the permanent mold , which is assigned to be produced casting mold cavity (H), characterized by a relative to the base body (2) projecting support collar (2h) whose height (hs) is smaller than the height (hg) of the mold insert (2a).

13. Gießformeinsatz nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Stützkragen (2h) von der dem Formhohlraum (H) der Dauergießform zugeordneten Oberfläche (2b) ausgeht. 13. Mold insert according to claim 12, characterized in that the support collar (2h) emanates from the mold cavity (H) of the permanent mold associated surface (2b).

14. Gießformeinsatz nach einem der Ansprüche 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s er aus einer Cu-, Ni- oder Be-basierten Legierung hergestellt ist.14. A mold insert according to claim 12 or 13, wherein it is made of a Cu, Ni or Be based alloy.

15. Gießformeinsatz nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s er zu 90 % bis 98 % aus Cu, Ni oder Be besteht.15. A mold insert according to claim 14, wherein it consists of 90% to 98% of Cu, Ni or Be.

16. Gießformeinsatz nach einem der Ansprüche 12 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s sein thermischer Ausdehnungskoeffizient16. A mold insert according to any one of claims 12 to 15, d a d u c h e c e n e c e s t, d a s s its thermal expansion coefficient

17,0*10^~6 m/ (m*K) bis 18,5*10^~6 m/ (m*K) , insbesondere 17,5*10^~6 m/ (m*K) bis 18,0*10^~6 m/ (m*K) beträgt. 17.0 * 10 ^{~ 6} m / (m * K) to 18.5 * 10 ^{~ 6} m / (m * K), in particular 17.5 * 10 ^{~ 6} m / (m * K) to 18.0 * 10 ^{~ 6} m / (m * K).