DE3824609C1

DE3824609C1 -

Info

Publication number: DE3824609C1
Application number: DE3824609A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 8000 Muenchen De Geyer; Franz 8300 Ergolding De Regusewicz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1988-07-20
Filing date: 1988-07-20
Publication date: 1990-01-18
Anticipated expiration: 2008-07-21
Also published as: EP0351811A3; EP0351811A2; DE58903004D1; EP0351811B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Niederdruckgießver fahren, insbesondere zum Herstellen von Zylinderköpfen, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.The invention relates to a Niederdruckgießver drive, especially for the manufacture of cylinder heads, according to the preamble of the first claim.

Ein Verfahren nach den gattungsgemäßen Merkmalen be schreibt die DE-OS 23 61 934. Daraus ist es zur Her stellung von Zylinderköpfen im Niederdruckgießverfahren bekannt, das bzw. die Verteilrohr(e) innerhalb des von den Außenkonturen des Formhohlraumes begrenzten Raumes münden zu lassen. Üblicherweise ist bei Zylinderköpfen dort der Brennraum. Dies hat den Nachteil, daß in diesem thermisch hochbelasteten Bereich das Materialgefüge durch die einströmende Schmelze negativ beeinflußt werden kann. Außerdem ist hierbei eine Kühlung der Brennraumfläche während des Gießvorganges zur Verbes serung der Gefügequalität, z. B. durch Einbringen von Kernstiften, nicht möglich, da der Raum durch die Verteilrohre nicht zugänglich ist bzw. wegen der Nach speisung von Schmelze nicht gekühlt werden kann.A method according to the generic features be writes DE-OS 23 61 934. It is from here Positioning cylinder heads in the low pressure casting process known that the distribution pipe (s) within the of the outer contours of the mold cavity limited space to let it flow. Usually with cylinder heads there the combustion chamber. This has the disadvantage that in this thermally highly stressed area the material structure negatively influenced by the inflowing melt can be. In addition, this is cooling the Combustion chamber area during the casting process for the verb improvement of the structure quality, e.g. B. by introducing Core pins, not possible because the space through the Distribution pipes are not accessible or because of the after supply of melt cannot be cooled.

Aus der DE-AS 25 45 178 ist es auch bekannt, Zylinder köpfe dadurch im Gießverfahren herzustellen, daß die Schmelze im Bereich des Brennraumbodens in den Form hohlraum einströmt. Weiterhin ist es daraus bekannt, daß man gußtechnisch gute Zylinderköpfe dann erreichen kann, wenn man eine Vielzahl von Gießkanälen vorsieht, die aber alle innerhalb des Formhohlraumes liegen.From DE-AS 25 45 178 it is also known cylinders manufacture heads in the casting process that the Melt in the area of the combustion chamber floor in the mold inflows cavity. Furthermore, it is known that one can then achieve good cylinder heads in terms of casting technology, if you provide a variety of pouring channels that but they are all within the mold cavity.

Auch die DE-PS 30 16 325 beschreibt ein Gießverfahren, bei dem die Schmelze unmittelbar innerhalb des Formhohl raumes hochsteigt. DE-PS 30 16 325 also describes a casting process, where the melt is immediately inside the mold cavity room rises.

Die nicht das Niederdruckgießverfahren behandelnde DE-PS 2 69 069 beschreibt ein Gießverfahren, bei dem innerhalb der Gießform ein Einsatz gegenüber der Mündung des Steigrohres vorgesehen wird, um den Verschleiß der Stahlkokille durch das Auftreffen der mit hohem Druck aufsteigenden Schmelze in die Gießform zu verhindern. Auch hier steigt die Schmelze innerhalb des vom Form hohlraumes umschriebenen Raumes hoch.The one not dealing with the low pressure casting process DE-PS 2 69 069 describes a casting process in which an insert in the mold opposite the mouth of the riser is provided to prevent wear and tear Steel mold by hitting the high pressure to prevent rising melt in the mold. Here, too, the melt rises within the mold cavity circumscribed space high.

Den gleichen Grundgedanken, ein Steigrohr mittig inner halb des Formhohlraumes münden zu lassen, beschreibt die DE-AS 27 52 132.The same basic idea, a riser pipe in the middle to let open half of the mold cavity describes the DE-AS 27 52 132.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das gattungs gemäße Gießverfahren derart weiterzubilden, daß ein optimales Gußgefüge bei hoher Lebensdauer der einzelnen Kokillenteile, und eine Verkürzung der Gießzeit erzielt wird.The object of the present invention is the genus to further develop casting methods in such a way that a optimal casting structure with long life of the individual Mold parts, and a reduction in casting time achieved becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Die Lösung basiert in der Kombination der einzelnen Merkmale. Hierdurch wird erreicht, daß thermisch beherrschbare Verteilrohre vorgesehen werden können, ohne daß die Schmelze direkt in kritische Bereiche des späteren Gußstückes eintritt. Dadurch wird bei der Herstellung von Zylinderköpfen beispielsweise eine Verbesserung der Gefügequalität im Brennraumbereich erzielt. Auch ist es nach der Erfindung möglich, die Verteilrohre weit auseinanderliegend auszubilden, so daß in jedem Fall eine gezielte Kühlung des kritischen Kokillen- bzw. Gußstückbereiches erzielt wird. Somit werden die bisher besonders hochbelasteten Kokillenteile thermisch ent lastet. Durch die Verwendung von Formsand bzw. Kernsand als teilweise Führungselemente für die flüssige Schmelze wird dort eine Isolation der Kokille erzielt. Hierdurch werden nicht mehr Einzelteile benötigt, da die bereits anderweitig vorgesehenen Sandkerne gleichzeitig zur Schmelzeführung außerhalb des Formhohlraumes herange zogen werden. Verzug und Maßprobleme treten damit nicht mehr auf. Auch kann man hierdurch auf einen Angußtopf verzichten.This object is inventively characterized by nenden features of the first claim solved. The solution is based on the combination of the individual characteristics. This ensures that thermally manageable Distribution pipes can be provided without the Melt directly into critical areas later Casting occurs. This will help in manufacturing of cylinder heads, for example, an improvement in Microstructure quality achieved in the combustion chamber area. It is too possible according to the invention, the distribution pipes wide training apart so that in any case targeted cooling of the critical mold or Casting area is achieved. Thus, so far especially highly stressed mold parts thermally ent burdens. By using molding sand or core sand as partial guide elements for the liquid melt insulation of the mold is achieved there. Hereby individual parts are no longer required, as they are already otherwise provided sand cores at the same time Melt guidance outside the mold cavity be drawn. This does not lead to warpage and dimensional problems more on. You can also use it on a sprue pot dispense.

Es ist zwar aus der DE-PS 33 16 641 bekannt, im Nieder druckgießverfahren die Schmelze außerhalb des Formhohl raumes hochsteigen zu lassen. Allerdings fließt die Schmelze hier innerhalb der Gießform über eine Art Siphon, um das Zurücklaufen der Schmelze in den Schmelzebehälter zu verhindern. Dieser Siphon kann dabei nach Art der Kerne aus Sand hergestellt werden. Es ist aber kein Kern im gießtechnischen Sinne, also ein Teil, welches in den Formhohlraum eingelegt wird und einen späteren Hohlraum im Gußstück begrenzt.It is known from DE-PS 33 16 641, in the Nieder Die casting process the melt outside the mold cavity to let space rise. However, the flows Melt here within the mold over a kind Siphon to keep the melt flowing back into the To prevent melt containers. This siphon can made of sand according to the type of cores. It is but not a core in the casting sense, so a part, which is inserted into the mold cavity and one later cavity in the casting limited.

Durch diese Maßnahmen in der DE-PS 33 16 641 soll erreicht werden, eine schnelle, einfache, sichere und wirtschaftliche Arbeitsweise zu erzielen, ohne die inhärenten Vorteile des Niederdruckgießverfahrens aufzugeben. Auch können damit relativ kurze Taktzeiten erreicht werden.Through these measures in DE-PS 33 16 641 be achieved quickly, easily, safely and to achieve economic working without the inherent advantages of the low pressure casting process to give up. It can also be used for relatively short cycle times can be achieved.

Einen Hinweis auf die Kombination der Merkmale nach Anspruch 1 erhält der Fachmann hieraus nicht.A reference to the combination of features The person skilled in the art does not receive claim 1 from this.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 hat sich verfahrens technisch als günstig erwiesen. Dies ist im übrigen auch vollkommen ausreichend, da aufgrund dieser Anordnung der Verteilrohre das feststehende Kokillenteil gezielt gekühlt werden kann. The further training according to claim 2 has become procedural technically proven to be cheap. Incidentally, this is also the case completely sufficient, because of this arrangement the Distribution pipes targeted the fixed mold part can be cooled.

Eine gezielte Kühlung des zu gießenden Werkstückes wie auch der Kokillenhälfte erzielt die Weiterbildung nach Anspruch 3.A targeted cooling of the workpiece to be cast like Continuing education is also achieved in the mold half Claim 3.

Die Lehre des Anspruchs 4 hat den Vorteil, daß eine gleichmäßige Verteilung der thermischen Belastung der Kokille möglich ist und damit ist auch ein gleichmäßiger Füllvorgang und Erstarrungsverlauf der herzustellenden Gußstücke möglich. Beides bewirkt eine Verbesserung der Materialqualität und damit eine erhöhte Lebensdauer des Gußstückes. Auch verkürzt sich hierdurch die Gießzeit.The teaching of claim 4 has the advantage that a even distribution of the thermal load of the Chill mold is possible and thus is even Filling process and solidification process of those to be manufactured Castings possible. Both improve the Material quality and thus an increased lifespan of the Casting. This also shortens the casting time.

Allgemein kann festgehalten werden, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren sowohl die gegossenen Werk stücke gefügeseitig als auch die Standzeit der Kokille verbessert werden. Damit sinkt auch der Ersatzteilbedarf an Kokillen. Da durch die verbesserten Kühlungsbedingun gen zudem die Erstarrungszeit des Werkstückes sinkt, verkürzt sich somit auch seine Herstellungszeit.In general it can be said that the inventive method both the cast plant pieces on the structural side as well as the service life of the mold be improved. This also reduces the need for spare parts on molds. Because of the improved cooling conditions the solidification time of the workpiece also decreases, This also shortens its manufacturing time.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt.In the following, the invention is based on a preferred Exemplary embodiment shown schematically.

Dargestellt ist ein Querschnitt durch eine Kokille und einen Niederdruckofen. Der Niederdruckofen ist mit 1 bezeichnet. Er ist mit flüssiger Schmelze 2 gefüllt. In diese Schmelze ragen zwei Verteilrohre 3 und 4. An der Mündung 5, 6 der Verteilrohre 3, 4 ist der verfahrbar angeordnete Kokillenteil 7 angeordnet. Er besteht aus den drei Teilstücken 8, 9 und 10.A cross section through a mold and a low-pressure furnace is shown. The low pressure furnace is designated 1 . It is filled with liquid melt 2 . Two distribution pipes 3 and 4 protrude into this melt. At the mouth 5 , 6 of the distribution pipes 3 , 4 , the movable part 7 is arranged. It consists of the three sections 8 , 9 and 10 .

Fest verbunden mit den Verteilrohren 3, 4 ist die Eingußformhälfte 11, also der nicht verfahrbare Teil der Kokille.Firmly connected to the distribution pipes 3 , 4 is the casting mold half 11 , that is to say the non-movable part of the mold.

Das Kokillenteil 7 und die Eingußformhälfte 11 begrenzen den Formhohlraum 12, also das zu gießende Werkstück.The mold part 7 and the casting mold half 11 delimit the mold cavity 12 , that is to say the workpiece to be cast.

Zur besseren Kenntlichmachung ist in der Abbildung der Formhohlraum 12 schraffiert. Er stellt in diesem Bei spiel einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine dar.For better identification, the mold cavity 12 is hatched in the illustration. In this example, it represents a cross section through a cylinder head of an internal combustion engine.

In den Formhohlraum 12 ragen die beiden Sandkerne 13 und 14 (ebenfalls schraffiert). Sie bilden in diesem spe ziellen Beispiel den Einlaß- und Auslaßkanal für den Zylinderkopf. Die beiden Sandkerne 13 und 14 sind in den Teilstücken 8 und 10 gehalten. Darüber hinaus sind ihre aus dem Formhohlraum 12 herausragenden Enden 15 und 16 bis zu den Mündungen 5 und 6 der Verteilrohre 3 und 4 verlängert. Dadurch werden die Teilstücke S und 10 vor der in den Verteilrohren 3 und 4 hochsteigenden Schmelze isoliert. Lediglich die Eingußformhälfte 11 gelangt im Mündungsbereich 5 und 6 der Verteilrohre 3 und 4 mit der heißen Schmelze in Kontakt.The two sand cores 13 and 14 (also hatched) protrude into the mold cavity 12 . In this special example, they form the intake and exhaust port for the cylinder head. The two sand cores 13 and 14 are held in the sections 8 and 10 . In addition, their ends 15 and 16 protruding from the mold cavity 12 are extended to the orifices 5 and 6 of the distribution pipes 3 and 4 . As a result, the sections S and 10 are isolated from the melt rising in the distribution pipes 3 and 4 . Only the pouring mold half 11 comes into contact with the hot melt in the mouth area 5 and 6 of the distribution pipes 3 and 4 .

Um im Bereich der Gußstückmitte in der Eingußformhälf te 11 zwischen den beiden Mündungsbereichen 5 und 6 die Eingußformhälfte 11 zu kühlen, ist in dem Beispiel schematisch eine Aussparung 17 dargestellt. In dieser Aussparung können Kühleinrichtungen untergebracht werden. Auch können in diesem Bereich bis nahe an die Oberfläche des Formhohlraumes 12 heranragende Kernstifte zur gezielten Kühlung des Gefüges und damit einer besseren Gefügehomogenität eingebracht werden.To the Gußstückmitte in the Eingußformhälf in the range te 11 between the two mouth regions 5 and 6, the Eingußformhälfte 11 to cool, a recess 17 is shown schematically in the example. Cooling devices can be accommodated in this recess. In this area, core pins that protrude close to the surface of the mold cavity 12 can also be introduced for targeted cooling of the structure and thus better structural homogeneity.

Wie allgemein in der Abbildung ersichtlich ist, verlau fen die beiden Verteilrohre 3 und 4 außerhalb der Umfangslinien, die von dem Formhohlraum 12 umschlossen sind. Die Verteilrohre 3 und 4 sind also seitlich außerhalb des Formhohlraumes 12 angeordnet. Je nach Größe der Längsachse des Formhohlraumes 12 können mehrere Verteilrohre 3, 4 hintereinander angeordnet werden.As can generally be seen in the figure, the two distribution pipes 3 and 4 run outside the circumferential lines which are enclosed by the mold cavity 12 . The distribution pipes 3 and 4 are therefore arranged laterally outside the mold cavity 12 . Depending on the size of the longitudinal axis of the mold cavity 12 , several distribution pipes 3 , 4 can be arranged one behind the other.

Werden andere Teile als der in dem Beispiel genannte Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen hergestellt und weisen diese Teile im Bereich der Mündungen 5 und 6 der Verteilrohre 3 und 4 keine aus dem Formhohlraum heraus ragenden Sandkerne auf, so können die in der thermisch schwerer zu beherrschenden Kokillenhälfte verlaufenden Schmelzekanäle auch gemäß dem Verfahren geschützt werden, indem diese zumindest zum Teil mit Formsand bzw. Kernsand ausgekleidet werden. Dies ist eine einfache Möglichkeit, weniger Verschleiß und Ersatzteilbedarf durch Wegfall der Angußtöpfe bei einer besseren Qualität des Gußteiles zu erzielen. Damit erhöht sich die Lebens dauer der Kokille bei gleichzeitiger Erhöhung der Taktzeit des Gießvorganges.If parts other than the cylinder head for internal combustion engines mentioned in the example are manufactured and these parts do not have any sand cores protruding from the mold cavity in the area of the mouths 5 and 6 of the distribution pipes 3 and 4 , then the melt channels running in the mold half, which is more difficult to control thermally, can can also be protected according to the method by at least partially lining them with molding sand or core sand. This is an easy way to achieve less wear and spare parts by eliminating the sprue cups with a better quality of the casting. This increases the life of the mold while increasing the cycle time of the casting process.

Claims

1. Low pressure casting process for the manufacture of cylinder heads for internal combustion engines using steel molds with sand cores, the melt flowing into the mold cavity soaring, characterized in that the melt ( 2 ) laterally outside the mold cavities ( 12 ) in the mold ( 7 , 11th ) occurs and that the melt ( 2 ) inside the mold ( 7 , 11 ) from the entry area into the mold to the mold cavities ( 12 ) at least in the thermally difficult to control mold half ( 7 ) outside of the mold cavities ( 12 ) to guide the melt elongated sand cores ( 13 , 14 ) flow as channel parts.

2. The method according to claim 1, characterized in that the sand cores ( 13 , 14 ) only in the (the) movable mold part (s) ( 7 ) limit the melt channel.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the casting mold half ( 11 ) of the mold ( 7 , 11 ) is cooled in the region between the distribution pipes ( 3 , 4 ).

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the melt ( 2 ) flows symmetrically to the mold cavity ( 12 ) in the mold ( 7 , 11 ).