DE19731804A1 - Herstellverfahren für eine Zylinderbüchse einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellverfahren für einen im wesentlichen hohlzy­ lindrischen Körper, insbesondere für eine Zylinderbüchse einer Brennkraft­ maschine, durch Vergießen einer in eine Gießform eingebrachten Metall­ schmelze unter Zuhilfenahme eines den Innenraum des hohlzylindrischen Körpers bildenden Formkörpers, wobei auf die Metallschmelze Druck aufge­ bracht wird. Derartige Herstell- oder Gießverfahren sind als Druckgießen oder Preßgießen bekannt.

Zylinderbüchsen für Brennkraftmaschinen werden üblicherweise in Schwer­ kraftguß oder in Schleuderguß hergestellt. Als Werkstoff kommen in zuneh­ menden Maße Leichtmetall-Legierungen zum Einsatz, insbesondere übereu­ tektische Aluminium-Silizium-Legierungen. Die fertig gegossenen Büchsen sollen dabei eine definierte Metallstruktur aufweisen, d. h. insbesondere an der Büchseninnenseite, welche die Laufbahn für den Kolben der Hubkolben- Brennkraftmaschine bildet, soll ein definiertes Gefüge mit abgeschiedenem Primärsilizium in einer gewissen Korngröße vorliegen. Eine derartige Metall­ struktur läßt sich jedoch mit den bekannten Herstellverfahren teilweise nur unter hohem Aufwand und teilweise nicht mit ausreichender Genauigkeit er­ zeugen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein weiteres Herstellverfahren für im we­ sentlichen hohlzylindrische Körper - um solche handelt sich bei Brennkraft­ maschinen-Zylinderbüchsen - aufzuzeigen, bei welchem im Gießprozeß eine definierte Metallstruktur im Gießprodukt erzeugt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß im wesentli­ chen die erforderliche Menge von Metallschmelze in die Gießform eingefüllt wird und anschließend ein als Formkörper wirkender Preßstempel derart in die Gießform eingeführt und hierbei in die Metallschmelze eingetaucht wird, daß der Preßstempel die Metallschmelze in einen von der Gießform und dem Preßstempel gebildeten Ringraum verdrängt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche, insbesondere sind hierin auch vorteilhafte Merkmale für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Herstellverfahrens angegeben.

Erfindungsgemäß wird beim Gießprozeß der Druck auf die Metallschmelze durch einen Preßstempel aufgebracht, der gleichzeitig als Formkörper zur Bildung des Innenraumes des hohlzylindrischen Körpers bzw. der Zylinder­ büchse fungiert. Dieser Preßstempel verdrängt die Schmelze in einen Ring­ raum, der durch den Preßstempel selbst sowie durch die Gießform gebildet wird, d. h. der dann bei voll in die Gießform eingefahrenen Preßstempel zwi­ schen Preßstempel und Gießform liegt. Dadurch lassen sich auf besonders elegante Weise hohlzylindrische Körper erzeugen. Wird dabei der Preß­ stempel in geodätischer Betrachtung von oben nach unten die entsprechend positionierte, im Hinblick auf die Hohlkörper-Längsachse vertikal ausgerichte­ te Gießform eingeführt, so wird die Metallschmelze, die sich zunächst am unteren Ende bzw. am Boden der Gießform befindet, seitlich des Preßstem­ pels innerhalb der Gießform nach oben verdrängt. Die Gegenkraft für den Preßstempel bildet dann die Schwerkraft der Metallschmelze.

Gleichzeitig wird über den Preßstempel sowie über die Gießform die flüssi­ ge, heiße Metallschmelze abgekühlt, was einer definierten Metallstrukturbil­ dung förderlich ist. Ist der Preßstempel zusätzlich temperierbar, d. h. insbe­ sondere kühlbar, so kann beim Vergießen einer übereutektischen Alumini­ um-Silizium-Legierung durch eine definierte Temperierung eine gewünschte Kristallbildung der Silizium-Primärkörner erzielt werden. Wie bereits erwähnt, ist diese gewünschte Kristallbildung bei Zylinderbüchsen insbesondere an deren Innenseite, d. h. an der Innenseite des hohlzylindrischen Körpers ge­ wünscht, welche beim erfindungsgemäßen Verfahren in direkten Kontakt mit dem Preßstempel kommt.

Für das Befüllen der Preßform hingegen kann es vorteilhaft sein, die Gieß­ form im Hinblick auf die Hohlkörper-Längsachse gegenüber der Vertika­ len/Vertikalrichtung geneigt zu positionieren. Dann ist es nämlich möglich, vor dem Einführen des Preßstempels - wozu die Gießform dann bevorzugt vertikal ausgerichtet wird - eine sich wie üblich auf der Metallschmelze bil­ dende Oxidhaut zu entfernen. Bevorzugt wird die Neigung der Gießform für das Befüllen mit Metallschmelze so eingestellt, daß im wesentlich die erfor­ derliche Menge von Metallschmelze einfüllbar ist, ein darüber hinausgehen­ der Mengenanteil jedoch aus der geneigten Gießform überläuft.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines lediglich prinzipiell darge­ stellten bevorzugten Ausführungsbeispieles. Fig. 1 zeigt eine vereinfacht dargestellte Gießform während des Befüllens mit Metallschmelze, Fig. 2 diese Gießform mit darin eingefahrenem Preßstempel, Fig. 3 einen anders gestalteten Preßstempel im Schnitt, Fig. 4 ein Detail einer weiteren Varian­ te des Preßstempels, sowie Fig. 5 die Aufsicht auf ein mehrere Gießformen enthaltendes Formwerkzeug.

Mit der Bezugsziffer 1 ist in Fig. 2 ein hohlzylindrischer Körper bezeichnet, der durch das erfindungsgemäße Gießverfahren hergestellt werden kann. Insbesondere kann dieser hohlzylindrische Körper 1 nach einer geringfügi­ gen Weiterverarbeitung als Zylinderbüchse einer Brennkraftmaschine ver­ wendet werden. Wie ersichtlich, besitzt nämlich der in Fig. 2 gezeigte hohlzylindrische Körper 1 an seinem oberen Endbereich einen umlaufenden Bund 2 sowie an seinem gegenüberliegenden unteren Endbereich einen Bo­ den 3, der ebenso wie der umlaufende Bund 2 für die Verwendung als Brennkraftmaschinen-Zylinderbüchse nicht benötigt werden, aus verfahren­ stechnischen Gründen jedoch beim erfindungsgemäßen Herstellverfahren mit entstehen können.

Soll somit der hohlzylindrische Körper 1 als Brennkraftmaschinen- Zylinderbüchse eingesetzt werden, so ist es erforderlich, diesen Körper 1 längs der mit den Bezugsziffern 4 bezeichneten Trennlinien zu beschneiden, d. h. an diesen Stellen abzusägen. Als Zylinderbüchse verwendet werden kann dann der zwischen diesen beiden Trennlinien 4 liegende Bereich des hohlzylindrischen Körpers 1.

Die Herstellung des hohlzylindrischen Körpers 1 geschieht nun wie folgt:
In die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Gießform wird zunächst eine ausreichende, d. h. im wesentlichen die erforderliche Menge von Metall­ schmelze 5 eingefüllt. Hierbei ist die Gießform 10 im Hinblick auf die Achse 6 des hohlzylindrischen Körpers 1, welche im folgenden als Hohlkörper- Längsachse bezeichnet wird, gegenüber der Vertikalen geneigt positioniert.

Dies ermöglicht es zum einen, die Metallschmelze 5 aus einem nicht gezeig­ ten Schmelztiegel oder mit einem ebenfalls nicht gezeigten Gießlöffel in ei­ ner für den Gießprozeß günstigen Weise sozusagen sanft in die Gießform 10 einlaufen zu lassen. (Die Dosierung der Metallschmelzemenge kann auch durch einen druckbeaufschlagten Schmelzeofen selbst erfolgen).

Zum anderen kann durch die Neigung der Gießform 10 die Menge von ein­ gebrachter Metallschmelze 5 begrenzt werden, derart, daß ein über die er­ forderliche Menge hinausgehender Mengenanteil aus der geneigten Gieß­ form 10 überläuft.

Ferner ist es mit/bei dieser geneigten Position der Gießform 10 möglich, eine Oxidhaut 7, welche sich auf der Oberfläche der Metallschmelze 5 bilden kann, vor den weiteren Verfahrensschriften auf einfache Weise zu entfernen, d. h. mittels eines geeigneten Abstreifelementes abzuziehen. Es ist jedoch auch möglich, eine Bildung dieser Oxidhaut 7 durch Einleiten eines inerten Gases in die Gießform 10 überhaupt zu verhindern.

Im darauf folgenden Verfahrensschritt wird die Gießform 10 im Hinblick auf die Hohlkörper-Längsachse 6 vertikal ausgerichtet, d. h. aus der geneigten Position in die Vertikale verschwenkt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Nun wird in geodätischer Betrachtungsweise von oben nach unten ein Preßstempel 20 in den Innenraum der Gießform 10 eingeführt. Von den Ab­ messungen her sind die Gießform 10 sowie der Preßstempel 20 dabei derart aufeinander abgestimmt, daß sich zwischen den Seitenwänden des Preß­ stempels 20 und der Gießform 10 ein Ringraum 9 befindet, welcher dem herzustellenden hohlzylindrischen Körper 1 entspricht. Wird nun der Preßstempel 20 gemäß Pfeilrichtung 8 wie beschrieben in die Gießform 10 einge­ fahren, so taucht dieser Preßstempel 20 in die Metallschmelze 5 ein, ver­ drängt diese dabei in den besagten Ringraum 9, und zwar entgegengerichtet zu der auf die Metallschmelze 5 einwirkenden Schwerkraft. Der Ringraum 9 zwischen der Gießform 10 und dem Preßstempel 20 wird somit mit der Me­ tallschmelze 5 befüllt, wodurch der hohlzylindrische Körper 1 gebildet wird. Wie klar ersichtlich ist, stellt der Preßstempel 20 somit einen Formkörper zur Formung des Innenraumes des hohlzylindrischen Körpers 1 dar.

Wie ersichtlich und wie später noch näher erläutert wird, ist die Gießform 10 zweiteilig oder mehrteilig aufgebaut, wobei zwei Seitenwandabschnitte 15a, 15b die Außenkontur des hohlzylindrischen Körpers 1 bilden, während eine Bodenplatte 14 die Gießform 10 nach unten hin abschließt und dazu benötigt wird, die Metallschmelze durch den in die Gießform 10 einfahrenden Preß­ stempel 20 nach oben hin möglichst lamellar umzulenken.

Im oberen Endbereich des von der Gießform 10 sowie dem Preßstempel 20 gebildeten Ringraumes 9 ist ein Zusatzvolumen 12 in der Gießform 10 vor­ gesehen, welches den bereits eingangs erwähnten umlaufenden Bund 2 des hohlzylindrischen Körpers 1 bildet. Dieses Zusatzvolumen 12 fungiert als Entspannungsraum für die in den Ringraum 9 verdrängte Metallschmelze 5. Nicht gezeigt ist ferner, daß mit Vorsehen entsprechender Freiräume in der Gießform 10 selbstverständlich auch Zylinderbüchsen mit einem Bund her­ gestellt werden können, wobei dieser Bund dann innerhalb des zwischen den Trennlinien 4 liegenden Bereichs gebildet wird.

Nachdem die derart durch die Gießform 10 sowie den Preßstempel 20 zum hohlzylindrischen Körper 1 geformte Metallschmelze 5 zumindest im wesent­ lichen vollständig erstarrt ist, kann der Preßstempel 20 gegen Pfeilrichtung 8 aus der Gießform 10 herausgefahren werden. Um hierbei irgendwelche Verformungen des hohlzylindrischen Körpers 1 zu vermeiden und um mögli­ cherweise noch an der Oberfläche des Preßstempels 20 haftende Metall­ schmelze abzustreifen, ist oberhalb der Gießform 10 ein Abstreifring 11 vor­ gesehen, an dem der Preßstempel 20 beim Herausziehen an der Gießform 10 entlanggleitet.

Anschließend kann die Gießform 10 entlang einer die Hohlkörper- Längsachse 6 enthaltenen Trennebene 16 (vgl. hierzu Fig. 5) geöffnet, d. h. geteilt werden, um den hohlzylindrischen Körper 1 aus der teilbaren Gieß­ form 10 entnehmen zu können.

Soll dieser hohlzylindrische Körper 1 nun als Brennkraftmaschinen-Zylin­ derbüchse zum Einsatz kommen, so wird anschließend dieser Körper 1 ent­ lang der Trennlinien 4 beschnitten, d. h. die außerhalb des von den Trennli­ nien 4 begrenzten Bereiches liegenden Endabschnitte des hohlzylindrischen Körpers 1 werden abgesägt.

Wenn als Metallschmelze bspw. eine entsprechend vorbehandelte übereu­ tektische Aluminium-Silizium-Legierung zum Einsatz kommt, so kann durch den beschriebenen Gießprozeß im hohlzylindrischen Körper 1 eine definierte Metallstruktur erzeugt werden, und zwar nicht nur aufgrund des über den Preßstempel 20 auf die Metallschmelze 5 einwirkenden Druckes, sondern auch aufgrund der gezielten Abkühlung der Metallschmelze 5 einerseits im Außenseitenbereich des hohlzylindrischen Körpers 1 durch den Kontakt mit der Gießform 10, und andererseits im Innenseitenbereich des hohlzylindri­ schen Körpers durch Kontakt mit dem Preßstempel 20.

Um diese Temperaturbeeinflussung gewünscht steuern zu können, ist be­ vorzugt sowohl die Gießform 10 als auch der Preßstempel 20 geeignet tem­ perierbar, wie im folgenden näher erläutert wird.

In der Gießform 10 sind hierzu Hohlräume 13 vorgesehen, in bzw. durch welche ein geeignetes Wärmeträgermittel mit einer geeigneten Temperatur geleitet werden kann. So kann es erforderlich sein, die Gießform 10 beim Einfüllen der Metallschmelze 5 im ersten Verfahrensschritt (vgl. Fig. 1) zu beheizen, um eine Vorerstarrung der Metallschmelze 5 zu verhindern. Hat hingegen der Preßstempel 20 die in Fig. 2 dargestellte Position erreicht, so kann die Gießform 10 durch das durch die Hohlräume 13 geleitete Wärme­ trägermittel/Kühlmittel gekühlt werden, um die gewünschte Erstarrung der Metallschmelze 5 in dem von der Gießform 10 sowie dem Preßstempel 20 gebildeten Ringraum 9 zu steuern.

Auch der Preßstempel 20 kann zu diesem Zwecke kühlbar sein. Wie Fig. 3 zeigt, kann hierzu innerhalb des Preßstempels 20 ein Temperierkanal 21 für ein Wärmeträgermedium oder ein Kühlmittel vorgesehen sein, der ausge­ hend von einem nicht gezeigten (oben liegenden) Zufuhranschluß im we­ sentlichen auf direktem Wege zur Stirnseite 22 des Preßstempels 20 und von dieser aus wendelförmig nahe der Preßstempel-Außenseite 23 zu einem nicht gezeigten (ebenfalls oben liegenden) Abfuhranschluß zurückverläuft. Die direkte Beaufschlagung der Preßstempel-Stirnseite 22 von innen her mit dem Wärmeträgermedium/Kühlmittel gewährleistet in diesem höchstrelevan­ ten Bereich eine besonders intensive Kühlung, während an der Preßstem­ pel-Außenseite 23 die Kühlwirkung wie gewünscht von unten nach oben hin abnimmt.

Im übrigen können sowohl für den Preßstempel 20 als auch für die Gießform 10 flüssige oder gasförmige Wärmeträgermittel/Kühlmittel zum Einsatz kommen.

Soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren - wie bereits erwähnt - eine Zy­ linderbüchse aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung ge­ fertigt werden, so kann die Temperierung des Preßstempels 20 insbesonde­ re im Hinblick auf eine gewünschte Kristallbildung der Silizium-Primärkörner erfolgen. Wie dem Fachmann bekannt ist, dürfen die Silizium-Körner dabei nicht zu schnell anwachsen, was durch die gezielte Kühlung, welche einer baldigen Erstarrung der Metallschmelze 5 förderlich ist, verhindert wird.

Fig. 3 zeigt weiterhin eine mögliche Gestaltung der Preßstempel-Stirnseite 22, die sich von derjenigen nach Fig. 2 unterscheidet. Während bei der Darstellung nach Fig. 2 die Preßstempel-Stirnseite 22 eben sowie recht­ winklig zur Preßstempel-Außenseite 23 ausgebildet ist, ist bei der Darstel­ lung nach Fig. 3 die Preßstempel-Stirnseite 22 konkav nach innen gewölbt. Hierdurch wird unterhalb der Preßstempel-Stirnseite 22 ein Freiraum 25 ge­ bildet, in welchem sich beim Verdrängen der Metallschmelze 5 durch den Preßstempel 20 eine auf der Metallschmelze-Oberfläche befindende Oxid­ haut (vgl. Bezugsziffer 7 in Fig. 1) sammeln kann. Hierdurch wird somit vermieden, daß Bestandteile dieser Oxidhaut 7 in das Material des eigentli­ chen, den hohlzylindrischen Körper 1 bildenden Abschnittes (zwischen den beiden Trennlinien 4) gelangen können.

Abweichend von dieser oder der in Fig. 2 gezeigten Gestaltung des Preß­ stempels 2 kann die Preßstempel-Stirnseite 22 bei Bedarf auch gegenüber der Hohlkörper-Längsachse 6 geneigt sein, d. h. mit der Preßstempel- Außenseite 23 einen anderen als einen rechten Winkel einschließen.

Noch eine weitere mögliche Formgebung für die Preßstempel-Stirnseite 22 ist in Fig. 4 gezeigt, wobei diese konvex gekrümmte Stirnseite 22 einer op­ timalen Verdrängung der Metallschmelze 5 durch den Preßstempel 20 för­ derlich ist. Mit dieser Formgebung wird somit die Metallschmelze 5 durch den Preßstempel 20 optimal in den zwischen den Preßstempel 20 und der Gießform 10 liegenden Ringraum 9 verdrängt.

Fig. 4 zeigt weiterhin eine Entlüftungsvorrichtung 24 für die Metallschmelze 5, die stirnseitig am Preßstempel 20 vorgesehen ist. Bei dieser Entlüftungs­ vorrichtung 24 kann es sich um ein luftdurchlässiges Element, beispielsweise aus einem Sinterwerkstoff, handeln, welches in oder an einer geeigneten Durchtrittsöffnung in der Preßstempel-Stirnseite 22 angeordnet ist. Über die­ se Entlüftungsvorrichtung 24 kann keine Metallschmelze in den Innenraum des Preßstempels 20 eindringen, wohl aber die zwischen dem Preßstempel 20 sowie der Metallschmelze 5 eingeschlossene Luft, so daß Lufteinschlüs­ se/Lunker in einem erfindungsgemäß gefertigten hohlzylindrischen Körper 1 vermieden werden.

Der Preßstempel 20 selbst kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Sinnvollerweise ist die Preßstempel-Außenseite 23 geringfügig konisch ge­ staltet, insbesondere um den Preßstempel 20 ausgehend von der in Fig. 2 gezeigten Position nach einem zumindest im wesentlichen vollständigen Er­ starren der Metallschmelze 5 einfach gegen Pfeilrichtung 8 aus der Gießform 10 herausziehen zu können. Selbstverständlich erhält hierdurch der hohlzy­ lindrische Körper 1 innenseitig auch eine geringfügige Konizität, welche je­ doch dazu genutzt werden kann, den hohlzylindrischen Körper 1 mittels ei­ ner geeigneten Aufnahme aus der Gießform 10 zu entnehmen und zu einer Weiterverarbeitung zu transportieren, so beispielsweise zu einer Maschine, an welcher die Innenseite des hohlzylindrischen Körpers 1 plan abgedreht wird.

Die Gießform 10 ist sinnvollerweise mehrteilig aufgebaut und besteht neben einer Bodenplatte 14 aus zwei Seitenwandabschnitten 15a, 15b, die bevor­ zugt in einer die Hohlkörper-Längsachse 6 enthaltenden Trennebene 16 (vgl. Fig. 5) voneinander trennbar sind, um den hohlzylindrischen Körper 1 nach erfolgtem Abgießen aus der Gießform 10 entnehmen zu können. Die bereits erwähnten Hohlräume 13 für die Führung eines Wärmeträgermittels sind insbesondere in den Seitenwandabschnitten 15a, 15b vorgesehen, können sich jedoch auch in der Bodenplatte 14 befinden. Selbstverständlich kann die Trennebene 16 alternativ auch durch diese Bodenplatte 14 verlaufen.

Die die Außenwand des hohlzylindrischen Körpers 1 formende Innenwand der Gießform 10 bzw. der Seitenwandabschnitte 15a, 15b kann ferner mit nicht gezeigten Formkonturen versehen sein, die sich in die Außenfläche des zu gießenden hohlzylindrischen Körpers 1 einprägen. Diese Formkontu­ ren können beispielsweise als Riffelung ausgebildet sein, um auf der Außen­ seite des hohlzylindrischen Körpers 1 eine dementsprechende Oberflächen­ struktur zu erhalten, welche ein verbessertes späteres Eingießen desselben in ein Gehäuse gewährleistet. Üblicherweise werden nämlich Zylinderbüch­ sen für Brennkraftmaschinen - und um eine solche kann es sich bei dem hohlzylindrischen Körper 1 handeln - außenseitig mit einer Riffelung verse­ hen, um ein Verdrehen bzw. Wandern dieser bekanntermaßen in ein Brenn­ kraftmaschinen-Kurbelgehäuse eingegossenen Büchsen innerhalb dersel­ ben zu verhindern.

Fig. 5 zeigt weiterhin, daß in einem mehrere Gießformen 10 enthaltenden Formwerkzeug 17 mehrere hohlzylindrische Körper 1 nebeneinanderliegend hergestellt, d. h. gegossen werden können. Hier ist selbstverständliche für jeden hohlzylindrischen Körper 1 bzw. jede Gießform 10 ein eigener Preß­ stempel 20 erforderlich. Dabei können die einzelnen hohlzylindrischen Kör­ per 1 voneinander getrennt geformt oder auch zusammenhängen gegos­ sen/gepreßt werden, wobei die Verbindung zwischen den einzelnen Zylin­ derbüchsen (bzw. hohlzylindrischen Körpern 1) kompakt oder unterbrochen ausgebildet sein kann.

Wie bereits mehrfach erwähnt, kann das beschriebene Herstellverfahren insbesondere für die Herstellung von Zylinderbüchsen von Brennkraftma­ schinen zum Einsatz kommen, wenngleich auch andere hohlzylindrische Körper hiermit gefertigt werden können. Der Begriff "hohlzylindrisch" stellt dabei ausdrücklich keine Einschränkung auf rotationssymmetrische Körper dar, sondern die hohlzylindrischen Körper können auch oval oder unrund sein und Außen- und Innenkonturen aufweisen.

Insbesondere jedoch können mit dem beschriebenen Gießverfahren Zylin­ derbüchsen aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung her­ gestellt werden. Bekanntermaßen werden derartig gegossene oder nach dem erfindungsgemäßen Verfahren preß-gegossene Zylinderbüchsen nach Bearbeitung der Zylinderlaufflächen weiterbearbeitet, und zwar wird hierbei das Grundmaterial an den Laufflächen angeätzt oder herausgebürstet. Die primär ausgeschiedenen und durch diese Nachbehandlung freigelegten Sili­ ziumkörner bilden dann eine extrem harte und verschleißfeste Lauffläche für die Kolben der Brennkraftmaschine. Eine Grundvoraussetzung hierfür ist selbstverständlich, daß in den Zylinderbüchsen bzw. im hohlzylindrischen Körper 1 eine definierte Metallstruktur vorliegt, welche durch das Gießen und einem nachfolgenden Pressen der Metallschmelze 5 entsprechend dem be­ schriebenen Verfahren insbesondere durch gezielte Temperatureinwirkung erzeugbar ist. Die so hergestellten Zylinderlaufbüchsen können dann zum Eingießen in allen Gießverfahren verwendet und in jedes Brennkraftmaschi­ nen-Kurbelgehäuse eingegossen werden, wobei für dieses Kurbelgehäuse, also den eigentlichen Gußkörper, eine gut vergieß- und bearbeitbare und damit preiswerte Aluminium- oder Magnesium-Legierung verwendet werden kann.

Was nun die Herstellung einer Zylinderbüchse als hohlzylindrischen Körper 1 betrifft, so können zur Erzeugung der gewünschten Gefügestruktur in der erstarrten Metallschmelze 5 Temperaturgradienten im Bereich von 1 bis 300 Kelvin zwischen der Gießform 10 sowie dem Preßstempel 20 realisiert wer­ den. Die Preßdrücke des in die Gießform 10 einfahrenden Preßstempels 20 können dabei im Bereich von 0,1 bar bis 2000 bar liegen. Dabei kann der Preßstempel 20 mit einem linearen oder variablen Geschwindigkeitsaufbau gemäß Pfeilrichtung 8 in die Gießform 10 eingefahren werden. Die Endla­ genbegrenzung für die Bewegung des Preßstempels 20 kann druckgesteuert oder wegabhängig sein. Im übrigen kann auch der Druckaufbau, der durch den Preßstempel 20 auf die Metallschmelze 5 übertragen wird, sowie die Temperaturführung des Preßstempels 20 und/oder der Gießform 10 wäh­ rend jedes Arbeitstaktes variabel gestaltet sein, beispielsweise in Abhängig­ keit vom Weg bzw. der Position des Preßstempels 20 oder auch von der Position der Gießform 10.

Letztere kann wie bereits erwähnt verschwenkbar sein, um die Metall­ schmelze 5 - wie in Fig. 1 gezeigt - einbringen zu können und andererseits den Preßstempel 20 - wie in Fig. 2 gezeigt - in geodätischer Richtung von oben nach unten in die Gießform 10 einführen zu können. Darüber hinaus kann es empfehlenswert sein, die Gießform 10 in weitere Lagen drehen, kip­ pen oder verfahren zu können, so beispielsweise nach dem Befüllen gemäß Fig. 1 zu einem anderen Arbeitsplatz hin, an welchem dann der Preßstem­ pel 20 gemäß Fig. 2 in die Gießform eingefahren werden kann. An diesem Arbeitsplatz ist selbstverständlich eine geeignete Vorrichtung erforderlich, die es ermöglicht, den Preßstempel 20 möglichst maß- und druckgenau in die Gießform 10 einzufahren.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können hohlzylindrische Körper 1 und insbesondere Zylinderbüchsen individuell und preiswert hergestellt wer­ den. Diese hohlzylindrischen Körper 1 (insbesondere Zylinderbüchsen) kön­ nen in ihrer Kristallstruktur individuell auf den späteren Einsatzzweck abge­ stimmt werden, ohne das gesamte Gußteil legierungsmäßig zu beeinflussen. Selbstverständlich können verschiedene verschleißfeste Leichtmetall- Legierungen verwendet werden, wobei nicht nur eine gleichmäßige Gefü­ gestruktur über dem gesamten hohlzylindrischen Körper 1 erzeugt werden kann, sondern durch eine entsprechende Temperierung bzw. Temperatur­ führung auch eine individuelle Gefügestruktur in verschiedenen Zonen des hohlzylindrischen Körpers 1 bzw. der Zylinderbüchse erhalten werden kann. Selbstverständlich können eine Vielzahl weiterer Details auch abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Pa­ tentansprüche zu verlassen.

Claims (15)

1. Herstellverfahren für einen im wesentlichen hohlzylindrischen Körper (1), insbesondere für eine Zylinderbüchse einer Brennkraftmaschine, durch Vergießen einer in eine Gießform (10) eingebrachten Metall­ schmelze (5) unter Zuhilfenahme eines den Innenraum des hohlzylin­ drischen Körpers (1) bildenden Formkörpers, wobei auf die Metall­ schmelze Druck aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen die erforderliche Men­ ge von Metallschmelze (5) in die Gießform (10) eingefüllt wird und an­ schließend ein als Formkörper wirkender Preßstempel (20) derart in die Gießform (10) eingeführt und hierbei in die Metallschmelze (5) eingetaucht wird, daß der Preßstempel (20) die Metallschmelze (5) in einen von der Gießform (10) und dem Preßstempel (20) gebildeten Ringraum verdrängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßstempel (20) in geodätischer Betrachtung von oben nach unten in die entsprechend positionierte, im Hinblick auf die Höhlkörper-Längsachse (6) vertikal ausgerichtete Gießform (10) eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (10) für das Befüllen mit Metallschmelze (5) im Hinblick auf die Hohlkörper-Längsachse (6) ge­ genüber der Vertikalen geneigt positioniert und für das Einführen des Preßstempels (20) in die Vertikale geschwenkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Gießform (10) für das Befüllen mit Metallschmelze (5) so eingestellt wird, daß im wesentli­ chen die erforderliche Menge von Metallschmelze (5) einfüllbar ist, ein darüberhinausgehender Mengenanteil jedoch aus der geneigten Gießform (10) überläuft, und daß vor dem Schwenken der Gießform (10) in die Vertikale die auf der Metallschmelze (5) befindliche Oxid­ haut (7) entfernt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach zumindest im wesentlichen voll­ ständiger Erstarrung der Metallschmelze (5) der Preßstempel (20) aus der Gießform (10) herausgeführt, danach der gegossene hohlzylindri­ sche Körper (1) aus der teilbaren Gießform (10) entnommen und da­ nach an zumindest einer seiner Stirnseiten beschnitten wird.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (10) und/oder der Preß­ stempel (20) geeignet temperiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6 zur Herstellung einer Zylinderbüchse aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperierung des Preßstempels (20) im Hinblick auf eine gewünschte Kristallbildung der Silizium- Primärkörner erfolgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Endbereich des von der Gießform (10) sowie dem Preßstempel (20) gebildeten Ringraumes ein als Entspannungsraum fungierendes Zusatzvolumen (12), in wel­ ches Metallschmelze (5) verdrängt werden kann, vorgesehen ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstreifring (11) vorgesehen ist, an dem der Preßstempel (20) beim Herausziehen aus der Gießform (10) entlanggleitet.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (22) des Preßstempels (20) konkav bis konvex gekrümmt sein kann.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßstempel (20) stirnseitig mit ei­ ner Entlüftungsvorrichtung (24) für die Metallschmelze (5) versehen ist.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Preßstempels (20) ein Temperierkanal (21) für ein Wärmeträgermedium oder Kühlmittel vor­ gesehen ist, der ausgehend von einem Zufuhranschluß im wesentli­ chen auf direktem Weg zur Stirnseite (22) und von dieser aus wendel­ förmig nahe der Preßstempel-Außenseite (23) zu einem Abfuhran­ schluß verläuft.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Formwerkzeug (17) nebenein­ anderliegend mehrere Gießformen (10) zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer hohlzylindrischer Körper (1) unter Einsatz mehrerer Preß­ stempel (20) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite (23) des Preßstempels (20) in Richtung der Hohlkörper-Längsachse (6) geringfügig konisch geformt ist.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform-Innenwand mit Formkon­ turen versehen ist, die sich in die Außenfläche des zu gießenden hohlzylindrischen Körpers (1) einprägen.