EP3570992B1

EP3570992B1 - Giessform zum giessen von komplex geformten gussteilen und verwendung einer solchen giessform

Info

Publication number: EP3570992B1
Application number: EP18709763.9A
Authority: EP
Inventors: Gerald KLAUS; Dirk Schnubel; Carmen Schäfer; Christoph Tomczok; Tim Schneider; Steffen Spieß; Paulo Rossi
Original assignee: Nemak SAB de CV
Current assignee: Nemak SAB de CV
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2020-09-09
Anticipated expiration: 2038-01-17
Also published as: RU2717755C1; JP6858863B2; JP2020505232A; US20190337047A1; KR20190105611A; US11014144B2; ZA201904169B; PL3570992T3; MX2019008443A; EP3570992A1; DE102017100805A1; BR112019013406A2; CN110191773B; WO2018134672A1; CN110191773A; KR102178737B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießform zum Gießen von komplex geformten, großvolumigen Gussteilen aus einer Metallschmelze. Solche Gießformen weisen üblicherweise einen das Gussteil abbildenden Formhohlraum und ein Zuführsystem zum Zuführen der zu dem Gussteil zu vergießenden Metallschmelze in den Formhohlraum auf. Das Zuführsystem umfasst dabei einen Einguss, einen an den Einguss angeschlossenen Gießlauf und ein Speisersystem, das an den Gießlauf angeschlossen ist, wobei der Gießformholraum mit dem Speisersystem oder dem Gießlauf über Anbindungen verbunden ist
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine praxisgerechte Verwendung .einer solchen Gießform.
Das Speisersystem dient beim Gießen von Gussteilen mit Gießformen der hier in Rede stehenden Art einerseits der Steuerung der optimalerweise zum Speiser hin gerichteten Erstarrungsrichtung der vergossenen Schmelze. Andererseits gleicht das im Speisersystem vorgehaltene Schmelzenvolumen die Verringerung des spezifischen Volumens der vergossenen Schmelze während des Phasenübergangs Flüssig/Fest aus. Das Speisersystem stellt dabei ein zusätzlich angebrachtes Schmelzereservoir dar, aus dem während der Abkühlung Schmelze in das Gussteil nachfließen kann.
Eine besondere Herausforderung stellt das Gießen von modernen Zylinderkurbelgehäusen und vergleichbar filigranen Gussteilen aus Leichtmetalllegierungen dar, die hohe mechanische Eigenschaften oder eine hohe thermische Belastbarkeit entwickeln können. Zu solchen Leichtmetalllegierungen zählen beispielsweise aushärtbare AlCu-Legierungen.
Dem hohen Eigenschaftspotenzial von derartigen Leichtmetalllegierungen stehen in der Praxis Probleme bei der zuverlässigen gießtechnischen Erzeugung von hochwertigen Gussteilen im industriellen Maßstab gegenüber. So erweist es sich beispielsweise als schwierig, aus AICu-Legierungen komplex geformte Gussteile zu erzeugen, die frei von Lunkern und Warmrissen sind. Dabei ist festgestellt worden, dass die Qualität des erhaltenen Gussteils entscheidend von der Gleichmäßigkeit der Füllung des Gießformhohlraums und von der Homogenität der Temperaturverteilung in der Schmelze abhängt.
Massenanhäufungen sind bei Legierungen mit einer nicht schalenbildenden, breiartigen und/oder schwammartigen Erstarrungsmorphologie zu vermeiden, da Einfalllunker entstehen und die Nachspeisung durch das Nachfließen der Schmelze innerhalb des erstarrenden Gussteils selber erschwert ist.
Aus dem Stand der Technik ist eine große Zahl von Vorschlägen für Gießformen bekannt, die diesen Anforderungen genügen sollen.
So ist aus der DE 42 44 789 A1 eine Gießform zum Gießen eines Zylinderkurbelgehäuses für einen Verbrennungsmotor bekannt, bei der zwei separate Einfülltrichter vorgesehen sind, über die die Schmelze in die Gießform gegossen wird. Von den Einfülltrichtern fließt die Schmelze jeweils über einen Gießlauf in den von der Gießform umgrenzten Formhohlraum. Dabei sind die Gießläufe durch einen Kurbelraumblockkern geführt. Von den Gießläufen zweigen Gießkanäle ab, die zu unteren Abgusskonturen der Gießform führen. Dabei sind die Gießkanäle jeweils so ausgerichtet, dass ihre Mündungen auf einer Horizontalebene liegen.
Ein Niederdruck-Kokillen-Gießverfahren zum Gießen von Metallgussteilen, wie Zylinderköpfen oder Motorblöcken von Brennkraftmaschinen, ist aus der DE 39 24 742 A1 bekannt. Die Komplexität der mit diesem Verfahren zu gießenden Gussteile ergibt sich hier daraus, dass sie in mindestens einem Bereich dünnere Wandungen aufweisen als in einem anderen Bereich. Bei dem bekannten Verfahren wird mittels Gasdruck flüssiges Metall aus einem Schmelzbehälter durch ein Steigrohr in die Form gedrückt. Dabei wird die Form so angeordnet, dass in ihr die dickeren Wandungen des Gussteils oben liegend und damit fern vom Anguss angeordnet sind, über die das Metall in den das Bauteil abbildenden Hohlraum der Gießform gelangt. Gleichzeitig wird das flüssige Metall an oder nahe dem unten angussnahe liegenden Bereich der Form in die Abschnitte geleitet, die die dünnere Wandung der Gießform bilden. Dabei kann das flüssige Metall über einen Bodenlauf an mehreren Angussstellen dem unten angussnahe liegenden Bereich der Form zugeführt und in die die dünnere Wandung des Gußteiles bildenden Abschnitte des Formhohlraums eingeleitet werden.
Aus der WO 2014/111573 A1 ist schließlich ein Verfahren zum Gießen von Gussteilen bekannt, bei dem eine Metallschmelze über einen Speiser oder separate Gießläufe oder Gießkanäle in einen von einer Gießform umgrenzten, das Gussteil abbildenden Formhohlraum abgegossen wird. Die Gießform umfasst dabei Formteile, die die Form des zu gießenden Gussteils bestimmen. Die Schmelze wird über mindestens zwei Anbindungen, von denen mindestens eine als zusätzlicher, durch eines der Formteile führender und von der Kontur des zu gießenden Gussteils unabhängiger Kanal ausgebildet ist, in mindestens zwei Abschnitte des Formhohlraums geleitet, die unterschiedlichen Ebenen des zu gießenden Gussteils zugeordnet sind. Dokumente EP2352608B1 , DE4103802A1 und CN205008543U sind weitere Beispiele von bekannte Gießformen im technischen Bereich.
Für das Gießen von Gussteilen der hier betrachteten Art eignen sich insbesondere Gießformen, die vollständig oder teilweise als Kernpaket ausgebildet sind. Bei einem solchen Kernpaket ist die Gießform aus einer größeren Zahl von Kernen zusammengesetzt, die die innere und äußere Kontur des herzustellenden Gussteils bestimmen. Die Gießkerne sind dabei in der Regel aus einem Formstoff oder einem leicht zerstörbarem Material als so genannte "verlorene Kerne" gefertigt, die beim Entformen des Gussteils zerstört werden. Es sind jedoch auch Mischformen von Kernpaketen bekannt, bei denen beispielsweise die die äußere Kontur bestimmenden Formteile als vielfach wiederverwendbare Dauerformteile ausgebildet sind, während die im Gussteil innen liegend abzubildenden Ausnehmungen, Höhlungen, Kanäle, Leitungen etc. durch verlorene Kerne abgebildet werden.
Kernpaket-Gießformen der voranstehend erläuterten Art werden hauptsächlich in Schwerkraftguss-Verfahren oder in Niederdruck-Gießverfahren eingesetzt, wobei diese Verfahren auch ein Rotieren der Gießform nach ihrer Befüllung mit der Schmelze umfassen können, um einen optimierten Erstarrungsverlauf und damit einhergehend eine optimale Gefügebeschaffenheit des Gussteils zu erzielen.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine Gießform zu schaffen, die es zuverlässig erlaubt, hoch komplex geformte Gussteile auch aus Legierungen zu erzeugen, die sich bei konventioneller Vorgehensweise nur schwer und hinsichtlich der Qualität des Gießergebnisses unsicher vergießen lassen.
Darüber hinaus sollte eine besonders vorteilhafte Verwendung einer solchen Gießform angegeben werden.
In Bezug auf die Gießform hat die Erfindung diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine solche Gießform gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist.
Eine erfindungsgemäß gestaltete Gießform eignet sich insbesondere zur Verwendung beim Gießen eines Zylinderkurbelgehäuses für einen Verbrennungsmotor aus einer Leichtmetallschmelze, insbesondere einer AlCu-Schmelze.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Eine erfindungsgemäße Gießform zum Gießen von komplex geformten, großvolumigen Gussteilen aus einer Metallschmelze weist einen das Gussteil abbildenden Formhohlraum und ein Zuführsystem zum Zuführen der zu dem Gussteil zu vergießenden Metallschmelze in den Formhohlraum auf, wobei das Zuführsystem einen Einguss, einen an den Einguss angeschlossenen Gießlauf und ein Speisersystem umfasst, das an den Gießlauf angeschlossen ist, wobei der Gießformholraum mit dem Speisersystem oder dem Gießlauf über Anbindungen verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist nun - in Strömungsrichtung der im Gießbetrieb vom Einguss in den Gießlauf strömenden Metallschmelze gesehen - der Gießlauf mit einem vom Einguss weggerichteten Ast entlang des Speisersystems und mit einem zurückgerichteten Ast, der sich an den weggerichteten Ast anschließt, in zum weggerichteten Ast entgegengesetzter Richtung entlang des Speisersystems geführt, wobei das Speisersystem sowohl mit dem weggerichteten Ast als auch mit dem zurückgerichteten Ast über zwei oder mehr längs des jeweiligen Asts verteilt angeordnete Anschnitte verbunden ist.
Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung einer Gießform gelingt es, die Temperatur der im Speisersystem bereitgestellten und in den Gießformhohlraum geleiteten Schmelze so zu vergleichmäßigen, dass sich im Gussteil eine ebenso gleichmäßige Temperaturverteilung einstellt. Dies führt auch bei schwierig zu vergießenden Metallschmelzen, insbesondere bei schwer zu vergießenden Leichtmetallschmelzen, wie AlCu-Schmelzen, nach der Befüllung der Gießform zu einem gleichmäßigen Erstarrungsverlauf, während dessen eine ebenfalls gleichmäßige Nachspeisung aus dem Speisersystem sichergestellt ist. Lokale Temperaturunterschiede und ein damit einhergehendes, die Gefahr von Lunkerbildung mit sich bringendes ungleichförmiges Erstarren in den verschiedenen Ebenen des Gussteils werden auf diese Weise vermieden. In der in eine erfindungsgemäße Gießform gefüllten Schmelze bildet sich stattdessen zuverlässig eine Erstarrungsfront, die ausgehend vom zum Speisersystem entferntesten Punkt kontinuierlich in Richtung des Speisersystems fortschreitet.
Es versteht sich an dieser Stelle von selbst, dass die hier verwendeten Begriffe "gleichmäßige Temperaturverteilung", "mittlere Temperatur", "Homogenisierung der Temperaturverteilung", "gleiche Temperaturen", "einheitliche Temperatur" und desgleichen jeweils im technischen Sinne zu verstehen sind, d.h. im Rahmen der technischen Möglichkeiten mit den vom Fachmann als üblich angesehenen Toleranzen belegt sein können.
Die Homogenisierung der Temperatur des dem Gießformhohlraum zugeführten Schmelzenstroms wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass der über den Einguss zugeführte Schmelzenstrom zunächst in einem vom Einguss wegführenden "weggerichteten Ast" entlang des Speisersystems geführt wird, dabei bereits über die längs des weggerichteten Asts vorgesehenen Anschnitte in das Speisersystems läuft und dann in dem in einer entgegengesetzt zum vom Einguss weggerichteten Ast verlaufenden, "zurückgerichteten Ast", sinngemäß wieder in Richtung des Eingusses geführt wird. Eine direkte Verbindung zwischen dem Einguss und dem zurückgerichteten Ast besteht dabei allerdings nicht. Vielmehr läuft nur Schmelze aus dem weggerichteten Ast des Gießlaufs in dessen zurückgerichteten Ast.
Die Temperatur der beim Eingießen in die Gießform durch den Gießlauf strömenden Schmelze nimmt mit zunehmender Entfernung zum Einguss ab. Dementsprechend gelangt bei einer erfindungsgemäßen Gießform über den zum Einguss nächstbenachbarten Anschnitt des weggerichteten Astes maximal heiße Schmelze in das Speisersystem, wogegen die Schmelze, die über den am weitesten vom Einguss entfernten, in Strömungsrichtung letzten Anschnitt des zurückgerichteten Astes in das Speisersystem läuft, maximal abgekühlt ist. Zwischen der über den ersten Anschnitt des weggerichteten Astes und den letzten Anschnitt des zurückgerichteten Anschnitts in das Speisersystem gelangenden Schmelze besteht deshalb ein maximaler Temperaturunterschied. Indem die maximal heiße und die maximal abgekühlte Schmelze demselben Bereich der Gießform zugeführt werden, mischen sich die unterschiedlich temperierten Schmelzenströme und es stellt sich in der in diesem Bereich enthaltenen Schmelze eine Mischtemperatur ein, die bei entsprechender Abstimmung der in den betreffenden Bereich eintretenden Schmelzenvolumenströme beispielsweise der mittleren Temperatur der in diesen Bereich einströmenden, maximal heißen und maximal abgekühlten Schmelzenströme entspricht.
Zwischen der Schmelze, die durch den in Strömungsrichtung am Ende des weggerichteten Astes vorgesehenen letzten Anschnitt des weggerichteten Astes in das Speisersystem gelangenden und über den Weg entlang des Speisersystems abgekühlt ist, und der Schmelze, die durch den ersten Anschnitt des zurückgerichteten Astes in das Speisersystem gelangt und über eine vergleichbar kurze Strecke zwischen dem letzten Anschnitt des weggerichteten Asts und dem ersten Anschnitt des zurückgerichteten Asts nur wenig abgekühlt ist, besteht dagegen nur ein entsprechend geringer Temperaturunterschied. Da auch diese vergleichbar gering unterschiedlich temperierten Schmelzenströme demselben Bereich des Speisersystems zugeführt werden, liegt auch dort eine Mischtemperatur vor. Diese kann wiederum durch eine geeignete Einstellung der über die Anschnitte in das Speisersystem eintretenden Schmelzenvolumenströme so eingestellt werden, dass die sich im betreffenden Bereich einstellende Mischtemperatur gleich der Mischtemperatur ist, die sich durch Mischung der maximal heißen und der maximal abgekühlten Schmelze im zum Einguss nächtbenachbarten Bereich des Speisersystems einstellt.
In gleicher Weise verhält es sich mit den Schmelzenströmen, die über diejenigen optional vorhandenen weiteren Anschnitte in das Speisersystem geleitet werden, die entlang des weggerichteten und des zurückgerichteten Astes des Gießlaufs zwischen den - in Strömungsrichtung der Schmelze gesehen - am Ende und am Anfang des weggerichteten und des zurückgerichteten Astes vorgesehenen Anschnitten vorhanden sind.
Im Ergebnis wird somit durch die bei einer erfindungsgemäßen Gießform vorgesehene Gestaltung des Gießlaufs und dessen besondere Anbindung an das Speisersystem eine über das gesamte Volumen des Speisersystems homogene Temperaturverteilung erzielt. Damit einhergehend weist auch die über das Speisersystem in den Gießformhohlraum gelangende Schmelze eine gleichmäßige Temperaturverteilung auf, wodurch auch bei einer filigranen Formgebung der am Gussteil abzubildenden Gestaltungselemente, wie dünne Wandungen und feine Stege oder Rippen, nicht nur eine optimale Formfüllung erreicht, sondern eine ebenso gleichmäßige Erstarrung der Schmelze erzielt wird. Mit der Erfindung gelingt es folglich, auch aus Metallschmelzen, die für ihr schlechtes Formfüllungsund Speisungsvermögen bekannt sind, jedoch hohe mechanische oder thermische Eigenschaften entwickeln können, gießtechnisch schwierig zu beherrschende Bauteile, wie Zylinderkurbelgehäuse für Verbrennungsmotoren, zu gießen.
Wie erwähnt, kann die im Speisersystem sich einstellende Mischtemperatur durch Abstimmung der in die einzelnen Bereiche des Speisersystems über die dort vorgesehenen Anschnitte eintretenden Schmelzenvolumenströme eingestellt werden. Zu diesem Zweck können die Position am jeweiligen Ast des Gießlaufs, die Anzahl oder die Geometrie, insbesondere der Durchmesser, der Anschnitte so angepasst werden, dass sich aus den Anteilen der in das Speisersystem gelangenden, unterschiedlich temperierten Schmelzenströme an dem im Speisersystem enthaltenen Gesamtschmelzenvolumen die angestrebte Mischtemperatur im Speisersystem ergibt.
Durch die Anordnung der den dem weggerichteten und dem zurückgerichteten Ast jeweils zugeordneten Anschnitte kann dabei die Durchmischung der über die Anschnitte in das Speisersystem und damit einhergehend die Vergleichmäßigung der Temperatur der im Speisersystem enthaltenen Schmelze direkt beeinflusst werden.
Dabei erweist sich die erfindungsgemäße Gestaltung einer Gießform bei allen Gießaufgaben als vorteilhaft, bei denen eine besonders homogene Temperaturverteilung in der jeweils zu vergießenden Schmelze und eine gleichmäßige Zuführung der Schmelze in den das Gussteil abbildenden Gießformhohlraum für den Gießerfolg von Bedeutung sind. So kann die Erfindung für Gussteile mit einer langgestreckten, blockartigen Grundform, wie beispielsweise Motorblöcke, genauso eingesetzt werden wie für Gussteile, die eine zylindrische, durch einen ellipsoiden oder kreisförmigen Querschnitt geprägte Grundform besitzen.
Im Hinblick auf eine optimierte Homogenität der Temperaturverteilung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zu jedem Anschnitt, über den der weggerichtete Ast des Gießlaufs mit dem Speisersystem verbunden ist, gegenüberliegend einer der Anschnitte angeordnet ist, über die der zurückgerichtete Ast mit dem Speisersystem verbunden ist. Dies ist insbesondere bei einem Speisersystem günstig, dessen Länge nennenswert größer ist als seine Breite, also beispielsweise einem Speisersystem, das in Draufsicht eine rechteckige Grundgestalt aufweist.
Ebenso zur Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung der im Gießbetrieb im Speisersystem enthaltenen Schmelze trägt es bei, wenn die Zahl der dem weggerichteten Ast zugeordneten Anschnitte gleich der Zahl der dem zurückgerichteten Ast zugeordneten Anschnitte ist.
Letzteres gilt insbesondere dann, wenn die Größe der dem weggerichteten Ast zugeordneten Anschnitte gleich der Größe der dem zurückgerichteten Ast zugeordneten Anschnitte ist, wenn die Anschnitte also so dimensioniert sind, dass über die einander zugeordneten Anschnitte der Äste des Gießlaufs jeweils gleich große Volumenströme in das Speisersystem gelangen.
Abhängig von der Art und Weise der Anbindung des Speisersystems an den Gießformhohlraum oder des zum Nachspeisen des Gießformhohlraums während der Erstarrung der Schmelze im Speisersystem benötigten Schmelzenvolumens kann es zweckmäßig sein, im Speisersystem eine einzige ausreichend große Speiserkammer vorzusehen, die in erfindungsgemäßer Weise über Anschnitte mit dem weggerichteten und dem zurückgerichteten Ast des Gießlaufs verbunden ist. Die Speiserkammer dient dann als Mischbereich für die über den weg- und den zurückgerichteten Ast in sie gelangende Schmelze und trägt so zur Homogenisierung der in den Gießformhohlraum gelangenden Schmelze bei. Darüber hinaus kann eine solche Speiserkammer eine Speisungsfunktion im Sinne eines Nachspeisens von Schmelze in den Formholraum der Gießform übernehmen.
Wenn die Durchmischung und damit einhergehend die Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung der im Speisersystem enthaltenen Schmelze weiter optimiert werden soll, kann es zweckmäßig sein, im Speisersystem zwei oder mehr Speiserkammern vorzusehen, von denen jede über jeweils mindestens einen Anschnitt sowohl mit dem weggerichteten Ast als auch mit dem zurückgerichteten Ast des Gießlaufs verbunden ist. Bei zwei oder mehr Speiserkammern enthalten die einzelnen Kammern jeweils nur ein Teilvolumen des für die Nachspeisung des Gießformhohlraums benötigten Gesamtschmelzenvolumens. Durch das dementsprechend geringere Volumen der einzelnen Speiserkammern kommt es in ihnen zu einer besonders intensiven Durchmischung der in sie über die Äste des Gießlaufs eintretenden unterschiedlich temperierten Schmelzenströme. Auf diese Weise kann mit vergleichbar geringem Aufwand sichergestellt werden, dass die in der jeweiligen Schmelzenkammer vorhandene Schmelzenvolumina insgesamt die angestrebte Mischtemperatur aufweist, und die Entstehung von lokalen Temperaturunterschieden vermieden wird. Als besonders günstig erweist es sich in dieser Hinsicht, wenn die von den Speiserkammern umfassten Volumina gleich sind.
Um bei einem Speisersystem mit zwei oder mehr Speiserkammern zu gewährleisten, dass die in den einzelnen Kammern enthaltenen Speiservolumina eine gemeinsame Mischtemperatur annehmen, können die Speiserkammern untereinander über zusätzlich vorgesehene, die Speiserkammern direkt verbindende Anschnitte verbunden sein. Über diese zusätzlichen Anschnitte kommt es zum Austausch der in den Speiserkammern enthaltenen Schmelzenvolumina und damit einhergehend zu einem Ausgleich der möglicherweise unterschiedlichen Temperaturen der in den Kammern enthaltenen Schmelzenportionen.
Eine insbesondere zum Gießen von Zylinderkurbelgehäusen für Verbrennungsmotoren mit in einer Reihe angeordneten Zylinderöffnungen geeignete Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Speisersystem mindestens eine, insbesondere mindestens zwei nebeneinander angeordnete Speiserkammern umfasst, und entweder der weggerichtete Ast im Zwischenraum zwischen den Speiserkammern angeordnet ist und entlang der bezogen auf den Zwischenraum außenliegenden Seite jeder der Speiserkammern jeweils ein von dem weggerichteten Ast abzweigender zurückgerichteter Ast verläuft oder der weggerichtete Ast in zwei weggerichtete Äste geteilt ist, von denen jeweils einer entlang der bezogen auf den Zwischenraum zwischen den Speiserkammern außenliegenden Seite der Speiserkammern verläuft, wogegen mindestens ein mit den weggerichteten Ästen verbundener zurückgerichteter Ast im Zwischenraum zwischen den Speiserkammern verläuft. Unterstützt werden kann dabei die gleichmäßige Aufteilung der Schmelze auf die Speiserkammern dadurch, dass der Gießlauf im unmittelbaren Anschluss an den Einguss in zwei wegführende Äste verzweigt ist, an die jeweils ein zurückführender Ast angeschlossen ist.
Als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Verteilung der Schmelze auf die Äste des Gießlaufs einer erfindungsgemäßen Gießform erweist es sich, wenn die Äste des Gießlaufs gemeinsam in einer Ebene angeordnet sind. Diese Ebene ist im Gießbetrieb optimalerweise horizontal ausgerichtet, so dass ein Gefälle und damit einhergehend unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten in den Ästen des Gießlaufs vermieden werden.
Im Falle einer derartigen gemeinsamen Ebene für die Äste des Gießlaufs hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Anschnitte des zu- und rücklaufenden Astes jeweils ein eigenes Niveau haben, damit die Schmelze beim Zusammenlaufen geschichtet wird und nicht aufeinander prallt.
Eine weitere für die Praxis besonders wichtige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die vom Speisersystem oder vom Gießlauf zum Gießformhohlraum führende Anbindung ausschließlich außerhalb des vom Gießformhohlraum eingenommenen Volumens der Gießform geführt ist. Indem bei einer erfindungsgemäßen Gießform die Schmelze ausschließlich über Anbindungen, die außen im Bereich der den Gießformhohlraum umgrenzenden Wandungen der Gießform gebildet sind, in den Gießformhohlraum geleitet wird, werden die Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung der in den Gießformhohlraum im Gießbetrieb einströmenden Schmelze und die Gleichmäßigkeit der Formfüllung optimiert.
Durch die ausschließlich außerhalb des Gießformhohlraums erfolgende Anbindung werden im Gießbetrieb Temperaturunterschiede in der in den Gießformhohlraum eingebrachten Schmelze vermieden. Diese können dann eintreten, wenn Schmelze auch über von der in den Gießformhohlraum strömenden Schmelze erwärmte innenliegende Kerne in den Formhohlraum geleitet werden, die Ausnehmungen, Höhlungen, Kanäle und desgleichen im Gussteil abbilden. Aufgrund der Erwärmung der innenliegenden Kerne würde die durch sie strömende Schmelze weniger abkühlen als die über die außenliegenden Anbindungen zugeführte Schmelze. Da die Schmelze nur über außen liegende Anbindungen dem Gießformhohlraum zugeführt wird, ist somit sichergestellt, dass die Schmelze auf ihrem Weg vom Speisersystem oder vom Gießlauf in den Gießformhohlraum gleichmäßig abkühlt und so mit einer einheitlichen Temperatur in den Formhohlraum eintritt.
Als in dieser Hinsicht besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn im Fall, dass das Speisersystem über mehrere Anbindungen an den Gießformhohlraum angebunden ist, die dem Speisersystem zugeordneten Einströmöffnungen der Anbindungen gemeinsam in einer Ebene angeordnet sind. Auf diese Weise wird die Schmelze jeweils auf gleicher Höhe, an der eine einheitliche Temperatur der in den gegebenenfalls mehreren Kammern enthaltenen Schmelze vorliegt, aus dem Speisersystem abgeführt. Auch dies trägt dazu bei, dass die in den Gießformhohlraum gelangende Schmelze eine im technischen Sinne einheitliche Temperatur aufweist.
Die erfindungsgemäße Gießform eignet sich für Schwerkraftgießverfahren oder Niederdruckgießverfahren. Insbesondere lassen sich mit erfindungsgemäßen Gießformen Gussteile in Kippguss- oder Rotationsgussverfahren erzeugen, bei denen die Gießform nach oder während der Befüllung aus einer Befüllstellung in eine Erstarrungsstellung bewegt wird. Eine zusammenfassende Erläuterung dieser Verfahren findet sich in der EP 2 352 608 B1 und dem dort zitierten Stand der Technik.
Um die filigranen Gestaltungsmerkmale von mittels erfindungsgemäßer Gießformen zu gießenden Gussteilen abbilden zu können, kann die erfindungsgemäße Gießform als Kernpaket aus einer Vielzahl von Kernen zusammengesetzt sein, von denen bestimmte Kerne die Außenform und andere Kerne in dem herzustellenden Gussteil abzubildende Ausnehmungen, Hohlräume, Kanäle und desgleichen abbilden. Dabei können die Kerne des Kernpakets insgesamt als verlorene Kerne, die bei der Entformung des Gussteils zerstört werden, gestaltet sein oder einige der Kerne als Dauerformteile ausgebildet sein, die wiederholt verwendet werden können.
So kann es insbesondere im für die Praxis besonders vorteilhaften Fall, dass die Verbindung des Speisersystems zu dem Gießformhohlraum ausschließlich über Anbindungen realisiert ist, die außerhalb vom Gießformhohlraum liegen, beispielsweise zweckmäßig sein, bei einer erfindungsgemäßen Gießform eine als Dauerformteil ausgelegte Außenschale vorzusehen, an der mindestens die die Anbindungen zumindest abschnittsweise umgrenzenden Gießkerne gehalten sind. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn die die Anbindungen zumindest abschnittsweise umgrenzenden Gießkerne als verlorene Gießkerne ausgebildet sind.
Mit der Erfindung gelingt somit die Darstellung eines Zylinderkurbelgehäuses im Kernpaketverfahren mit einem Speisungssystem, bei dem die Schmelze in zwei Gießlaufäste aufgeteilt wird, so dass das daran angeschlossene, optimalerweise töpfchenartige Speiserkammern umfassende Speisersystem zur Homogenisierung der Temperaturverteilung im Speisersystem und nachfolgend im durch die Gießform abgebildeten Bauteil dient. Im Gießbetrieb wird das Speisersystem durch seine zwei- oder mehrfachen Anschnitte an die Äste des Gießlaufs durch Schmelze unterschiedlicher Temperatur gefüllt. Durch Anpassung der Geometrien und der Position der Anschnitte wird eine Mischung der Schmelze im Speisersystem derart erreicht, dass sich im Speisersystem insgesamt eine homogene Temperaturverteilung ergibt. Die entsprechend homogen temperierte Schmelze wird dem das Gussteil abbildenden Gießformhohlraum zugeführt.
Der durch die erfindungsgemäße Gestaltung ermöglichte Gießverlauf erlaubt es insbesondere in Kombination mit der optional ausschließlich von außen erfolgenden Speisung des Gießformhohlraums und der damit einhergehenden Vermeidung "innerer" Speisungspfaden, schwer gießbare Leichtmetallschmelzen, wie Legierungen auf Al-Cu Basis, trotz ihres generell schlechten Füll- und Speisungsvermögen frei von makroskopischen Defekten zu vergießen. Die nach dem Entformen des Gussteils an ihm vorhandenen Speiser und außen liegenden Anbindungen können auf einfache Weise gewichtsneutral durch gängige Bearbeitungsverfahren, wie z.B. Bohren, entfernt werden. Masseanhäufungen am Gussteil, die beim Stand der Technik zur Vermeidung eines lokal vorzeitigen Erstarrens der Schmelze vorgesehen sind, jedoch keinen anderen technischen Zweck erfüllen, können bei einer erfindungsgemäßen Gießform ebenso vermieden werden wie zwecks Vermeidung von Einfriererscheinungen aufwändige Kanalführungen bei der Anbindung des Speisersystems an den Gießformhohlraum.
Selbstverständlich können auch bei einer erfindungsgemäßen Gießform im Bereich des Gießformhohlraums Kühlkokillen angeordnet sein, um dort in an sich bekannter Weise eine lokal beschleunigte Erstarrung zwecks Ausbildung eines lokal besonders ausgeprägten Gefüges zu bewerkstelligen. Insbesondere dann, wenn die Füllung und Nachspeisung des Gießformhohlraums mit Schmelze ausschließlich über außen liegende Anbindungen erfolgt, behindern auch diese Kühlkokillen im Gießbetrieb nicht den durch die erfindungsgemäße Gestaltung gewährleisteten gleichmäßigen Füllvorgang.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Deren Figuren zeigen jeweils schematisch und nicht maßstäblich:

Fig.1: eine Gießform zum Gießen eines Zylinderkurbelgehäuses für einen Verbrennungsmotor in einem Querschnitt;
Fig. 2: ein in der Gießform 1 gegossenes Zylinderkurbelgehäuse nach dem Entformen im ungeputztem Zustand in einer Ansicht von oben;
Fig. 3: das Zylinderkurbelgehäuse gemäß Fig. 2 in einer frontalen Sicht auf seine eine Stirnseite;
Fig. 4: das Zylinderkurbelgehäuse gemäß Fig. 2 und 3 in einer seitlichen Ansicht.
Fig. 5: eine weitere Gießform zum Gießen eines Zylinderkurbelgehäuses für einen Verbrennungsmotor in einem Querschnitt;
Fig. 6 - 9: die Gießform gemäß Fig, 5 beim Befüllen mit Schmelze;
Fig. 10: die Gießform gemäß Fig. 5 in der nach dem Füllen zum Erstarren gedrehten Stellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Gießform 1 dient zum Gießen des in den Figuren 2 - 4 dargestellten Zylinderkurbelgehäuses Z, oft auch Zylinderblöcke genannt, für einen Verbrennungsmotor aus einer AICu-Legierung.
Fig. 1 zeigt dabei schematisch einen Schnitt quer zur Längserstreckung des Zylinderkurbelgehäuses Z.
Die als Kernpaket ausgebildete Gießform 1 umfasst zwei als Dauerformteile ausgebildete Außenschalen 2,3, zwischen denen eine größere Zahl von als in üblicher Weise aus Formsand geformten verlorenen Gießkernen 4 angeordnet sind. Die Außenschalen 2,3 und die Gießkerne 4 umgrenzen einen Gießformhohlraum 5, der das zu gießende Zylinderkurbelgehäuse Z mit seinen hier vier in Reihe angeordneten Zylinderöffnungen ZÖ und den üblicherweise bei solchen Zylinderkurbelgehäusen für Verbrennungsmotoren vorgesehenen Gestaltungsmerkmalen abbildet.
Darüber hinaus umgrenzen die Gießkerne 4 einen in Fig. 1 nicht sichtbaren, senkrecht von der in Fig. 1 oben angeordneten Seite 6 der Gießform 1 nach unten führenden Einguss, einen an den Einguss angeschlossenen Gießlauf 7, ein mit dem Gießlauf 7 und dem Gießformhohlraum 5 verbundenes Speisersystem 8 sowie zum Anbinden des Gießformhohlraums 5 an den Gießlauf 7 oder das Speisersystem 8 vorgesehene Anbindungen 9a,9b.
Die Gießform 1 ist in Fig. 1 in der für das Befüllen mit Schmelze gezeigten Stellung dargestellt, bei der die Öffnung des Eingusses nach oben zeigt und das Speisersystem 8 an der Unterseite der Gießform 1 angeordnet ist.
Nach dem Einfüllen der Schmelze wird die Gießform 1 in an sich bekannter Weise verschlossen und in ebenso bekannter Weise um eine parallel zur Längserstreckung der Gießform 1 ausgerichtete Schwenkachse um beispielsweise 180° gedreht, bis das Speisersystem 8 oben angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine in Richtung des Speisersystems 8 ablaufende gleichmäßige Erstarrung der in die Gießform 1 gefüllten Schmelze begünstigt.
Beim Erstarren bildet sich nicht nur das zu erzeugende Zylinderkurbelgehäuse Z als fester Gusskörper ab, sondern es sind nach dem Entformen in Folge der im Einguss 10, im Gießlauf 7, im Speisersystem 8 und in den Anbindungen 9a,9b erstarrenden Schmelze auch diese ursprünglich hohlen Formelemente der Gießform 1 mit dem Zylinderkurbelgehäuse Z zusammenhängend abgebildet.
Beim auf das Entformen folgenden Putzen werden die betreffenden Formelemente vom Zylinderkurbelgehäuse Z in an sich bekannter Weise abgetrennt und dem Recycling zugeführt.
Die Besonderheiten einer erfindungsgemäßen Gießform 1 lassen sich somit am einfachsten an dem entformten und noch nicht geputzten Zylinderkurbelgehäuse Z erläutern, wie er in den Figuren 2 - 4 dargestellt ist.
Das Speisersystem 8 umfasst demnach zwei nebeneinander angeordnete sich in Längsrichtung L des Zylinderkurbelgehäuses Z erstreckende Reihen mit jeweils fünf töpfchenartigen Speiserkammern 11,12. Zueinander benachbart angeordnete Speiserkammern 11,12 jeder Reihe sind dabei durch Anschnitte 13,14 miteinander verbunden. Die Reihen von Speiserkammern 11,12 begrenzen zwischen sich einen Zwischenraum 15.
Die Speiserkammern 11,12 sind oberhalb der für eine Montage eines hier nicht gezeigten Zylinderkopfes vorgesehenen Deckfläche ZD des Zylinderkurbelgehäuses Z angeordnet und weisen identische Formen und Volumina auf. Die Böden der Speiserkammern 11,12 sind dabei gemeinsam in einer Horizontalebene H1 angeordnet, die parallel zur Deckfläche ZD des Zylinderkurbelgehäuses Z ausgerichtet ist.
Der Gießlauf 7 ist ebenfalls in einer parallel zur Deckfläche ZD ausgerichteten Horizontalebene H2 angeordnet, in der auch die Oberseite der Speiserkammern 11,12 endet.
Der Gießlauf 7 ist dabei ausgehend vom Kopf 17 des beim entformten Zylinderkurbelgehäuses Z als leicht konisch in Richtung des Gießlaufs 7 zulaufende Eingussstange abgebildeten Einguss 10 in zwei Äste 18,19 aufgeteilt, die in Strömungsrichtung S der im Gießbetrieb in die Gießform 1 eingefüllten Schmelze gesehen vom Einguss 10 weggerichtet sind.
Die bezogen auf die Längsachse L des Zylinderkurbelgehäuses Z in Draufsicht gesehen (Fig. 2) spiegelsymmetrisch geformten, vom Einguss 10 weggerichteten Äste 18,19 gehen hierzu zunächst jeweils quer zur Längsachse L vom Eingusskopf 17 ab, um dann in einer Kurve und über jeweils einen Filter F in einen Abschnitt überzugehen, der sich mit geringem Abstand längs der vom Zwischenraum 15 abgewandten, außen liegende Seite der jeweiligen Reihe von Speiserkammern 11,12 erstreckt.
Am in Strömungsrichtung S gesehenen Ende der jeweiligen Reihe von Speiserkammern 11,12 gehen die weggerichteten Äste 18,19 in einer weiteren Kurve in einen gegen den jeweils anderen weggerichteten Ast 19,18 ausgerichteten Abschnitt über, der sich über die Breite der jeweiligen Reihe von Speiserkammern 11,12 erstreckt.
Am in Strömungsrichtung S gesehenen Ende dieses Abschnitts münden die -weggerichteten Äste 18,19 des Gießlaufs 7 gemeinsam in einem zurück in Richtung des Eingusskopfes 17 gerichteten Ast 20 des Gießlaufs. Dieser zurückgerichtete Ast 20 des Gießlaufs 7 hat eine Querschnittsfläche, die mindestens etwa der Summe der Querschnittsflächen der weggerichteten Äste 18,19 entspricht. Auf diese Weise kann der zurückgerichtete Ast 20 die über die weggerichteten Äste 18,19 in ihn einströmende Schmelzenvolumina sicher aufnehmen.
Der zurückgerichtete Ast 20 ist im Zwischenraum 15 mittig zwischen den Reihen von Speiserkammern 11,12 angeordnet und verläuft dabei in Strömungsrichtung S betrachtet entgegengesetzt zu den vom Einguss 10 weggerichteten Ästen 18,19 auf den Einguss 10 zu. Jedoch endet der zurückgerichtete Ast 20 vor dem Eingusskopf 17, so dass im Gießbetrieb ausschließlich über die weggerichteten Äste 18,19 Schmelze in den zurückgerichteten Ast 20 gelangt.
Jede der in gleichmäßigen Abständen längs der Längsachse L angeordneten Speiserkammern 11 ist über jeweils einen Anschnitt 21 mit dem weggerichteten Ast 18 und jeder der ebenfalls in gleichmäßigen Abständen in Längsrichtung L angeordneten Speiserkammern 12 ist über jeweils einen Anschnitt 22 mit dem weggerichteten Ast 19 verbunden. Genauso ist jede der Speiserkammern 11 über jeweils einen Anschnitt 23 und jede der Speiserkammern 12 über jeweils einen Anschnitt 24 mit dem zurückgerichteten Ast 20 verbunden. Die Anschnitte 21 - 24 sind dabei ebenfalls in gleichen Abständen längs der Längsachse L verteilt angeordnet, wobei die jeder Speiserkammer 11,12 jeweils zugeordneten Anschnitte 21,22; 23,24 gegenüberliegend zueinander und mittig bezogen auf die jeweilige Wand der Speiserkammern 11,12 positioniert sind.
Der Gießformhohlraum 5 ist über Anbindungen 9a,9b direkt mit dem Gießlauf 7 (Anbindung 9a) oder die Speiserkammern 11,12 (Anbindungen 9b) verbunden. Die Anbindungen 9a,9b sind dabei ausschließlich jeweils außerhalb des Formhohlraums 5 ausgebildet, so dass keine Schmelze über in dem Formhohlraum 5 platzierte Gießkerne 4 in den Formhohlraum 5 gelangt. Gemäß des Prinzips der kommunizierenden Röhren hat die Schmelze ein Niveau, folgerichtig gelangt ein Teil der Schmelze auch über die Speiserkammern 11, 12 in den Formhohlraum 5. Die Erstarrung im Bauteil läuft über die dünnen Wände dann sehr rasch ab und die Speisung erfolgt nur über das lokal große Volumen in direkter Nähe zum Speisungsbedarf. Die Mündung der mit den Speiserkammern 11,12 verbundenen Anbindungen 9b sind dabei auf einer gemeinsamen Horizontalebene H3 angeordnet, so dass jeweils gleich temperierte Schmelze aus den Speiserkammern 11,12 in die an sie angeschlossenen Anbindungen 9b gelangt. Die Zuführung der Schmelze zum Formhohlraum 5 kann sich dagegen über einen Höhenbereich erstrecken oder auf mehrere Ebenen verteilen.
Hinsichtlich der Füllung oder des Erstarrungsverhaltens besonders kritischer Bereiche des Gießformhohlraums 5 kann durch eine eigene Anbindung 9b gezielt Schmelze zugeführt werden, um die jeweilige Problemstelle direkt zu speisen.
Die in Fig. 5 dargestellte, vollständig als Kernpaket aus verlorenen Kernen aufgebaute Gießform 31 ist ebenfalls zum Gießen eines Zylinderblocks für einen Verbrennungsmotor vorgesehen. Die Gießform 31 umfasst einen Deckelkern 32, einen den Deckelkern 32 tragenden Außenkern 33, einen den Außenkern 33 tragenden weiteren Außenkern 34, zwei den äußeren Abschluss der Gießform 31 im Bereich des Formhohlraums der Gießform 31 bildende äußere Schalenkerne 35,36, auf denen die Außenkerne 33,34 und der Deckelkern 32 abgestützt sind, einen die Kontur des Inneren des Gussteils abbildenden konturgebenden Kern 37, der den unteren Abschluss der Gießform bildet und auf dem die Schalenkerne 35,36 abgestützt sind, sowie innerhalb des von den Schalenkernen 35,36 seitlich begrenzten Raums angeordnete Kerne 38,39, die die äußere Kontur des Gussteils bestimmen.
In den Deckelkern 32 sind vom hier nicht sichtbaren Einguss weggerichtete, außen verlaufende Äste 40,41 sowie ein zentral angeordneter zurückgerichteter Ast 42 des Gießlaufs eingeformt. Im Zwischenraum zwischen dem jeweils außen angeordneten, weggerichteten Ast 40,41 und dem zurückgerichteten Ast 42 ist dabei jeweils ein Speisertopf 43,44 in den Deckelkern 32 und die Außenkerne 33,34 eingeformt. Die Speisertöpfe 43,44 sitzen demgemäß direkt auf der Deckfläche des Gussteils (z.B. Dichtfläche zur Ölwanne oder zum Zylinderkopf). Die Speisertöpfe 43,44 speisen somit alle Bereiche, die in direkter lokaler Nähe zu ihnen angeordnet sind, wie beispielsweise die Zylinderkopf-Schraubenpfeifen. Die weggerichteten Äste 40,41 sind über Anbindungen, die nahe zum Außenkern 33 angeordnet sind, mit dem jeweils zugeordneten Speisertopf 43,44 verbunden, wogegen der zurückgerichtete Ast 42 über Anbindungen mit den Speisertöpfen 43,44 verbunden ist, die in Richtung der Oberseite des Deckelkerns 32 versetzt sind.
Die Schalenkerne 35,36 und die jeweils zugeordneten, die äußere Kontur des Gussteils bestimmenden Kerne 38,39 begrenzen zusätzlich jeweils externe Speisevolumina 45,46, die über jeweils einen Zulauf 47,48 an einen der Speisertöpfe 43,44 angebunden sind. Die externen Speiservolumina 45,46 werden über den zugeordneten Zulauf 47,48 gefüllt, der immer mit einem der Speisertöpfe 43,44 verbunden ist. Die externen Speiservolumina 45,46 speisen dabei alles in ihrer direkten Nähe, z.B. Massenanhäufungen durch Funktionsintegration.
Während sich die Speisertöpfe 43,44 bei der zum Gießen von Zylinderkurbelgehäusen ZK bestimmten Gießform 31 immer auf der gleichen Ebene befinden, befinden sich die externen Speiservolumina 45,46 auf unterschiedlichen Höhen.
Zum Befüllen mit Schmelze wird die Gießform 31 beispielsweise um eine quer zur Längserstreckung des zu gießenden Zylinderkurbelgehäuses ZK um 180° gedreht, so dass der Deckelkern 32 mit den weggerichteten Ästen 40,41 und dem zurückgerichteten Ast 42 an der Unterseite liegt. Über den Einguss wird heiße Schmelze M in die weggerichteten Äste 40,41 geleitet. Von den weggerichteten Ästen 40,41 gelangt die auf dem Weg durch die weggerichteten Äste 40,41 abgekühlte Schmelze M in den zurückgerichteten Ast 42 und in die Speisertöpfe 43,44 (Fig. 6).
Mit zunehmender Füllung der weggerichteten Äste 40,41 gelangt auch heiße Schmelze M über die entsprechenden Verbindungen von den weggerichteten Ästen 40,41 in die Speisertöpfe 43,44, so dass sich in den Speisertöpfen 43,44 heiße Schmelze M und abgekühlte Schmelze M mischt und in den Speisertöpfen 43,44 Schmelze M vorhanden ist, die eine homogen verteilte Mischtemperatur besitzt (Fig. 7).
Die entsprechend temperierte Schmelze M steigt über die Zuläufe 47,48 einerseits in die externen Speiservolumina 45,46 und andererseits über die Anschnitte, über die die Speisertöpfe 43,44 direkt mit dem das Gussteil abbildenden Gießformhohlraum verbunden sind, in den Gießformhohlraum (Fig. 8).
Nach der vollständigen Füllung (Fig. 9) wird die Gießform 31 in an sich bekannter Weise verschlossen und quer zu ihrer Längserstreckung um 180° in die Erstarrungsstellung gedreht (Fig. 10).
Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Gießform wird die Schmelze somit über mindestens einen Einguss in die Gießform gefüllt. Die Schmelze wird dann auf zwei voneinander getrennte, vom Einguss weggerichtete Äste aufgeteilt, die bei entsprechender Grundform des Speisersystems bevorzugt so ausgerichtet sind, dass sie zumindest abschnittsweise parallel verlaufen. Die auf weggerichtete Äste des Gießlaufs aufgeteilte Schmelze wird über eine Umlenkung zu den töpfchenartigen Speiserkammern zurückgeführt. Dabei kann im Bereich der Umlenkung ein Kurvenzug vorgesehen sein, der aus der Hauptebene, in der der Gießlauf hauptsächlich liegt, herausführt, um die Fließgeschwindigkeit der durch den jeweiligen weggerichteten Ast strömenden Schmelze abzubremsen. Der sich an den betreffenden Kurvenzug anschließende Abschnitt des jeweiligen Astes liegt dann wieder in der Hauptebene des Gießlaufs. Im Anschluss an die weggerichteten Äste wird die Schmelze in mindestens einen zentralen zurückgerichteten Gießlaufast weitergeführt. Selbstverständlich ist es auch möglich, an jeden weggerichteten Ast des Gießlaufs einen eigenen zurückgerichteten, ebenfalls im Zwischenraum zwischen den Reihen von Speiserkammern verlaufenden Ast anzuschließen.
Die frühe Trennung des Gießlaufsystems und Zuführung der Schmelze zu mehreren durch die Speiserkammern bereitgestellten Speiservolumen ergibt optimierte Füllbedingungen. So wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ein rascher, gleichmäßiger Zufluss der Metallschmelze und damit einhergehend eine homogene Temperaturverteilung im Speisersystem und im Bauteil garantiert. Hierzu werden die Gießläufe über Anschnitte mit an die Speiserkammern verbunden. Die Anbindung der Speiserkammern wird dabei so gewählt, dass es in den Kammern zur optimalen Durchmischung der eindringenden Schmelze kommt. Hierzu kann es beispielsweise auch sinnvoll sein, nicht alle Speiserkammern wie beim hier erläuterten Ausführungsbeispiel direkt an den Gießlauf anzubinden, sondern einzelne Speiserkammern nur mit der unmittelbar benachbarten Speiserkammer zu verbinden, die dann an den Gießlauf angeschlossen ist. Zur Unterstützung der Durchmischung und des Temperaturausgleichs sind die Speiserkammern untereinander über Anschnitte verbunden. Durch Variation der Anschnittquerschnitte und der Speiserkammervolumina können der Schmelzenfluß und die erzielte Temperaturverteilung an die jeweilige Gießaufgabe angepasst werden. Dadurch, dass das Speisersystem während der Erstarrung oberhalb des Formhohlraums angeordnet ist, wird eine Erstarrung in Richtung des Speisersystems erzielt. D.h., das Bauteil kühlt ab und erstarrt ausgehend vom zum Speisersystem entferntesten Ort, während die im Speisersystem enthaltene und zuletzt in die Form gefüllte Schmelze noch länger heiß bleibt. Wird die Gießform im Schwerkraftguss ohne Rotation, d.h. mit oben liegendem Speisersystem gefüllt, so wird zunächst der das Gussteil abbildende Formhohlraum und zum Schluss erst das Speisersystem gefüllt.
Das einfache Entfernen des Speisersystems, des Gießlaufs, des Eingusses und der Anbindungen kann dadurch unterstützt werden, dass die Anbindungen kleinflächig an die Bauteilkontur angeschlossen sind. Dabei gehen die Anschlusspunkte bevorzugt auf existierende Butzen und sitzen auf Fläche, die Teil der standardmäßigen Nachbearbeitung sind. Das Speisersystem lässt sich bei der Vor- und Nachbearbeitung des jeweils erhaltenen Bauteils (Zylinderkurbelgehäuse Z) auf einfache Weise, z.B. durch Bohrungen, entfernen.

BEZUGSZEICHEN

1: Gießform
2,3: Außenschalen
4: Gießkerne
5: Gießformhohlraum
6: Seite der Gießform 1
7: Gießlauf
8: Speisersystem
9a,9b: Anbindungen
10: Einguss
11,12: Speiserkammern
13,14: Anschnitte
15: von Speiserkammern 11,12 begrenzter Zwischenraum
17: Eingusskopf
18,19: weggerichtete Äste des Gießlaufs 7
20: zurückgerichteter Ast des Gießlaufs 7
21-24: Anschnitte

L: Längsachse
F: Filter
H1-H3: Horizontalebenen, parallel zur Deckfläche ZD des Zylinderkurbelgehäuses Z ausgerichtet
S: Strömungsrichtung der Schmelze
Z: Zylinderkurbelgehäuse
ZD: Deckfläche des Zylinderkurbelgehäuses Z
ZÖ: Zylinderöffnungen
31: Gießform
32: Deckelkern
33,34: Außenkerne
35,36: äußere Schalenkerne
37: die innere Kontur des Gussteils ZK bestimmender Kern
38,39: Kerne, die die äußere Kontur des Gussteils bestimmen.
40,41: weggerichtete, außen verlaufende Äste des Gießlaufs
42: zentral angeordneter zurückgerichteter Ast des Gießlaufs
43,44: Speisertöpfe
45,46: externe Speisevolumina
47,48: Zuläufe
ZK: Zylinderkurbelgehäuse (Gussteil)
M: Schmelze

Claims

Gießform zum Gießen von komplex geformten, großvolumigen Gussteilen (Z) aus einer Metallschmelze, wobei die Gießform (1) einen das Gussteil (Z) abbildenden Formhohlraum (5) und ein Zuführsystem zum Zuführen der zu dem Gussteil (Z) zu vergießenden Metallschmelze in den Formhohlraum (5) aufweist, wobei das Zuführsystem einen Einguss (10), einen an den Einguss angeschlossenen Gießlauf (7) und ein Speisersystem (8) umfasst, das an den Gießlauf (7) angeschlossen ist, und wobei der Gießformhohlraum (5) mit dem Speisersystem (8) oder dem Gießlauf (7) über Anbindungen (9a,9b) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießlauf (7) - in Strömungsrichtung (S) der im Gießbetrieb vom Einguss (10) in den Gießlauf (7) strömenden Metallschmelze gesehen - mit einem vom Einguss (10) weggerichteten Ast (18,19) entlang des Speisersystems (8) und mit einem zurückgerichteten Ast (20), der sich an den weggerichteten Ast (18,19) anschließt, in zum weggerichteten Ast (18,19) entgegengesetzter Richtung entlang des Speisersystems (8) geführt ist, und dass das Speisersystem (8) sowohl mit dem weggerichteten Ast (18,19) als auch mit dem zurückgerichteten Ast (20) über zwei oder mehr längs des jeweiligen Asts (18,19,20) verteilt angeordnete Anschnitte (21-24) verbunden ist.
Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der dem weggerichteten Ast (18,19) zugeordneten Anschnitte (21,23) gleich der Zahl der dem zurückgerichteten Ast (20) zugeordneten Anschnitte (22,24) ist.
Gießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Anschnitt (21,23), über den der weggerichtete Ast (18,19) des Gießlaufs (7) mit dem Speisersystem (8) verbunden ist, gegenüberliegend einer der Anschnitte (22,24) angeordnet ist, über die der zurückgerichtete Ast (20) mit dem Speisersystem (8) verbunden ist.
Gießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der dem weggerichteten Ast (18,19) zugeordneten Anschnitte (21,23) gleich der Größe der dem zurückgerichteten Ast (20) zugeordneten Anschnitte (22,24) ist.
Gießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Speisersystem (8) mindestens eine, zwei oder mehr Speiserkammern (11,12) umfasst, von denen jede über jeweils mindestens einen Anschnitt (21 - 24) sowohl mit dem weggerichteten Ast (18,19) als auch mit dem zurückgerichteten Ast (20) des Gießlaufs (7) verbunden ist.
Gießform nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, dass die Speiserkammern (11,12) untereinander über einen Anschnitt (13,14) verbunden sind.
Gießform nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Speisersystem (8) mindestens zwei nebeneinander angeordnete Speiserkammern (11,12) umfasst, und

- dass
- entweder der weggerichtete Ast (18,19) im Zwischenraum (15) zwischen den Speiserkammern (11,12) angeordnet ist und entlang der bezogen auf den Zwischenraum (15) außenliegenden Seite jeder der Speiserkammern (11,12) ein von dem weggerichteten Ast (18,19) abzweigender zurückgerichteter Ast (20) verläuft

- oder der Gießlauf (7) in zwei weggerichtete Äste (18,19) geteilt ist, von denen jeweils einer entlang der bezogen auf den Zwischenraum (15) zwischen den Speiserkammern (11,12) außenliegenden Seite der Speiserkammern (11,12) verläuft, wogegen mindestens ein mit den weggerichteten Äste (18,19) verbundener zurückgerichteter Ast (20) im Zwischenraum (15) zwischen den Speiserkammern (11,12) verläuft.
Gießform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießlauf (7) im unmittelbaren Anschluss an den Einguss (10) in zwei weggerichtete Äste (18,19) verzweigt ist, an die mindestens ein zurückgerichteter Ast (20) angeschlossen ist.
Gießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Äste (18,19,20) des Gießlaufs (7) in einer Ebene (H2) angeordnet sind.
Gießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Kernpaket aus einer Vielzahl von Kernen (2,3,4) zusammengesetzt ist, von denen bestimmte Kerne (2,3,4) die Außenform und andere Kerne (4) in dem herzustellenden Gussteil abzubildende Ausnehmungen, Hohlräume, Kanäle und desgleichen abbilden.
Gießform nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Speisersystem (8) oder vom Gießlauf (7) zum Gießformhohlraum (5) führende Anbindung (9a,9b) ausschließlich außerhalb des vom Gießformhohlraum (5) eingenommenen Volumens der Gießform (1) geführt ist.
Gießform nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Anbindungen (9a,9b) die dem Speisersystem (8) zugeordneten Einströmöffnungen der Anbindungen (9a,9b) gemeinsam in einer Ebene (H3) angeordnet sind.
Gießform nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die die Anbindungen (9a,9b) zumindest abschnittsweise umgrenzenden Gießkerne (4) in einer Außenschale (2,3) der Gießform (1) gehalten sind.
Gießform nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (2,3) als Dauergießformteil ausgebildet ist, welches nach dem Entformen des Gussteils (Z) erhalten bleibt, wogegen die Gießkerne (4) als verlorene, bei der Entformung zerstörte Gießformteile aus einem Formstoff auf Gießsandbasis bestehen.
Verwendung einer gemäß einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildeten Gießform (1) zum Gießen eines Zylinderkurbelgehäuses (Z) für einen Verbrennungsmotor aus einer Leichtmetallschmelze.