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Title:
DEVICE, GUTTER, METHOD FOR TILT-CASTING COMPONENTS MADE OF LIGHT METAL, AND COMPONENTS CAST THEREWITH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/000343
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for casting components.

Inventors:
LANGE, Uwe (Triangel 18, Wernigerode, 38855, DE)
OPPELT, Holger (Tempelstrasse 8, Bad Suderode, 06507, DE)
STRUBE, Andreas (Ilsenkamp 8, Schellerten, 31174, DE)
Application Number:
DE2010/000662
Publication Date:
January 06, 2011
Filing Date:
June 14, 2010
Export Citation:
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Assignee:
KSM CASTINGS GMBH (Cheruskerring 38, Hildesheim, 31137, DE)
LANGE, Uwe (Triangel 18, Wernigerode, 38855, DE)
OPPELT, Holger (Tempelstrasse 8, Bad Suderode, 06507, DE)
STRUBE, Andreas (Ilsenkamp 8, Schellerten, 31174, DE)
International Classes:
B22D23/00; B22D35/04
Foreign References:
KR20090006502A2009-01-15
US6929053B12005-08-16
DE102004015649B32005-08-25
DE102006058142A12008-06-12
US5704413A1998-01-06
US20060175033A12006-08-10
DE2164755A11973-07-12
US4072180A1978-02-07
DE102004015649B32005-08-25
Other References:
KAHN F: "PROZESSLEITTECHNIK UND QUALITAETSSICHERUNG BEIM GIESSEN AM BEISPIEL DER NE-METALLGUSSFERTIGUNG", GIESSEREI, GIESSEREI VERLAG, DUSSELDORF, DE, vol. 80, no. 17, 6 September 1993 (1993-09-06), pages 579 - 584, XP000390499, ISSN: 0016-9765
Attorney, Agent or Firm:
KÖRNER, Andreas (Thömen & Körner, Postfach 5931, Hannover, 30059, DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen, vorzugsweise aus Leichtmetall, nach dem Kippgießprinzip mit einer um ihre Längsachse (8) kippbaren Gießform (10), einer in Längsrichtung der Gießform (10) an dieser angeordnetem Gießrinne (12), deren zur Gießform (10) weisende Längsseite (14) wenigstens zwei Ausläufe zum Formhohlraum bzw. jeweils wenigstens einen Auslauf (16) zu wenigstens zwei nebeneinander angeordneten und nicht miteinander in Flussverbindung stehenden Formhohlräumen (18) aufweist, wobei die Gießrinne (12) eine Unterteilung (20) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass beim Kippen der Gießform (10) samt Gießrinne (12) vorgegebene Volumina der Gießschmelze durch die Ausläufe (16) strömen.

2. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die unterteilten Volumina innerhalb der Gießrinne (12) im Bereich der den Ausläufen (16) gegenüberliegenden Längsseite (22) in Fließverbindung stehen.

3. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließverbindung in Querrichtung (24) 1/4 bis 3/4, vorzugsweise 1/3 bis 2/3 der Länge der Gießrinne (12) in Querrichtung beträgt.

4. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießrinne (12) derart an der Gießform angeordnet ist, dass die Gießrinne (12) in Ausgangsstellung der Gießform (10), also vor dem Kippen, nach oben offen ist.

5. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterteilung (20) im Bereich der Ausläufe (16) trichter- oder schalenförmig ist.

6. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Auslauf (16) in Endstellung der Gießform (10), also nach dem Kippen, am Tiefpunkt (26) der Unterteilung (20) angeordnet ist.

7. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einzelne der vorgegebenen Volumina gleich oder unterschiedlich groß sind.

8. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einzelne der Ausläufe (16) gleich oder unterschiedlich groß sind.

9. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (10) samt Gießrinne (12) um bis zu 90° kippbar ist.

10. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießrinne (12) an einer ihrer Stirnseiten (28) einen Eingießtümpel (30) aufweist.

11. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fassungsvermögen der Gießrinne (12) derart ist, dass diese (12) in Ausgangstellung der Gießform (10), also vor dem Kippen, die für den Guss benötigte Schmelze komplett aufnimmt, ohne dass es zum Einströmen von Schmelze in den Formhohlraum bzw. die Formhohlräume (18) kommt.

12. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Gießform (10) mit einem oder mehreren Formhohlräumen (18) und separater Gießrinne (12) neben der ersten Gießform (10) angeordnet ist, wobei diese (10) über eine gemeinsame Kippachse (8) kippbar sind.

13. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Roboterarm vorgesehen ist, der eine der Anzahl von Gießrinnen (12) entsprechende Anzahl von Gießlöffeln, vorzugsweise von zwei Gießlöffeln, zum parallelen Schöpfen und Transportieren der Gießschmelze sowie zum parallelen Einfüllen der Gießschmelze in die Gießrinne (12) aufweist.

14. Gießrinne (12) zur Anordnung an einer Gießform (10) bzw. Kokille, umfassend wenigstens zwei Ausläufe (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Gießrinne (12) eine Unterteilung (20) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass vorgegebene Volumina der Gießschmelze durch die Ausläufe (16) in den Formhohlraum bzw. in wenigstens zwei nebeneinander angeordnete und nicht miteinander in Flussverbindung stehende Formhohlräume (18) der Gießform (10) bzw. Kokille strömen.

15. Gießrinne (12), insbesondere nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese (12) wenigstens einzelne der sich in den Ansprüchen 1 bis 13 auf die Gießrinne (12) beziehenden Merkmale aufweist.

16. Verfahren zum Gießen eines Materials durch Verbringen desselben in einen fließfähigen Zustand durch Erhitzen und Einbringen desselben in wenigstens eine, vorzugsweise in zwei nur um eine Längsachse kippbare Gießformen (10) nach dem Kippgießprinzip, wobei die Gießform (10) zunächst in eine Ausgangsstellung auf die Seite, vorzugsweise um bis zu 120°, besonders bevorzugt um bis zu 90°, gedreht wird, so dass eine, jeder Gießform (10) zugeordnete und mit wenigstens zwei Ausläufen (16) versehene Gießrinne (12) horizontal neben der Gießform (10) zum Liegen kommt, dann das fließfähige Material von oben in die Gießrinne (12) eingebracht wird, anschließend die wenigstens eine Gießform (10) samt Gießrinne (12) in die Senkrechte oder gegebenenfalls darüber hinaus, vorzugsweise um bis zu 120°, besonders bevorzugt um bis zu 90°, gekippt wird, so dass das fließfähige Material mit vorgegebenen Volumina durch die den einzelnen Volumina zugewiesenen Ausläufe (16) in den wenigstens einen Formhohlraum, vorzugsweise in mehrere, jeweils wenigstens einen Auslauf aufweisende und nicht miteinander in Flussverbindung stehende Formhohlräume (18), strömt.

17. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gießrinne (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 eingesetzt wird.

18. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens und bevorzugt nur ein Kern (32), welcher aus Kernformstoff, vorzugsweise aus Sand, und einem anorganischen Bindemittel geformt wird, in jeden Formhohlraum (18) der Gießform (10) eingelegt wird.

19. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung mehrerer auf nur einer kippbaren Längsachse angeordneter Gießformen (10), die den Gießformen (10) zugeordneten Gießrinnen (12) parallel befüllt werden.

20. Gusserzeugnis, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus einer nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche im Schwerkraftverfahren hergestellten Leichtmetall-, vorzugsweise Aluminiumlegierung, besteht.

21. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, einer Gießrinne (12) nach Anspruch 14 oder 15 und/oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 19 zum Gießen eines Pumpengehäuses, insbesondere eines Hochdruckpumpengehäuses, oder eines Turboladergehäuses.

Description:
Vorrichtung, Gießrinne und Verfahren

zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall

sowie damit gegossene Bauteile

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, eine Gießrinne und ein Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall sowie damit gegossene Bauteile.

Beim Kippgießverfahren, das ganz allgemein im Standardwerk "Gießereilexikon", 16. Auflage, 1994, S. 244 und S. 655 beschrieben wird, wird eine Kokille um eine Kippachse um bis zu 90° gedreht, während die Schmelze in die Kokille einströmt. Vorteilhaft kann dadurch die Kokille ohne Strömungsturbulenzen mit der Schmelze gefüllt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die beim Gießen gegebenenfalls auftretende verspritzende Schmelze durch Führen der Schmelze an einer Wand der Gießform vermieden werden kann.

Aus der DE 10 2004 015 649 B3 sind ein Verfahren zum Gießen von Bauteilen aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminiumlegierungen, nach dem Kippgießprinzip sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Schmelze im Kopfguss in einen an der Längsseite einer Gießform befindlichen Querlauf eingefüllt. Die Gießform wird dabei zunächst um einen Winkel von 45° bis 70° um ihre Längsachse gekippt. Danach beginnt das Einfüllen der flüssigen Schmelze in den Querlauf, bis etwa 1/5 der für den Guss des Bauteils benötigten Schmelze in den Querlauf eingefüllt ist, ohne dass die Schmelze bereits in den Formhohlraum der Gießform einströmt. Anschließend wird die Gießform unter kontinuierlichem Einfüllen weite- rer Schmelze derart aus der gekippten Stellung in die Senkrechte gedreht, dass die Schmelze entlang einer Gießformwand in den Formhohlraum einströmt.

Ein Nachteil des in der DE 10 2004 015 649 B3 offenbarten Verfahrens besteht darin, dass die Schmelze zunächst nur teilweise in den Querlauf eingefüllt wird, bevor mit dem Eingießen in die Kokille begonnen wird. Dabei kann die Gefahr bestehen, dass Temperaturverluste auftreten. Nachteilig ist außerdem, dass die restliche für den Gießprozess erforderliche Schmelze während des Kippgießens kontinuierlich und damit sehr aufwendig mittels eines Gießlöffels in einen Gießtümpel des Querlaufs nachgefüllt werden muss. Der Gießlöffel muss demnach synchron mit dem Kippen der Gießform mitgeführt werden und steht in dieser Zeit keinem anderen oder weiteren Gießvorgang zur Verfügung.

Durch das Kippen der Gießform wird der Schmelzefluss im Querlauf um 90° umgelenkt und strömt dann durch mehrere Ausläufe in die Gießform ein. Dabei besteht insbesondere durch das kontinuierliche Nachfüllen der Schmelze mittels Gießlöffels die Gefahr, dass die Schmelze ungleichmäßig, insbesondere zu schnell oder zu langsam, in zu geringer oder zu großer Menge durch die einzelnen Ausläufe in die Gießform einströmen kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen aus Leichtmetall nach dem Kippgießprinzip bereitzustellen, mit der unter Beseitigung der vorgenannten Nachteile neue Freiheitsgrade bzw. Möglichkeiten in der Verfahrensführung zum Gießen der Bauteile geschaffen werden, wodurch neue Bauteilgeometrien, insbesondere aber auch neue Bauteileigenschaften, beispielsweise betreffend die innere Struktur und/oder die äußere Beschaffenheit der Bauteile, erhalten werden.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen aus Leichtmetall nach dem Kippgießprinzip bereitzustellen, mit der ohne erheblichen technischen Aufwand eine Gießformfüllung erreicht wird, die auch bei komplizierten Bauteilgeometrien Hohlräume, Porositäten und/oder Einschlüsse im gegossenen Bauteil vermeidet.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen aus Leichtmetall nach dem Kippgießprinzip bereitzustellen, mit der eine homogene Füllung der Gießform mit der Schmelze weitgehend ohne Temperaturverluste ermöglicht wird.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen aus Leichtmetall nach dem Kippgießprinzip bereitzustellen, mit der eine Vielzahl von Bauteilen gleichzeitig gegossen werden können, wobei der technische Aufwand gering gehalten wird.

Zur Lösung ist nun erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Gießen von Bauteilen, vorzugsweise solcher aus Leichtmetall, nach dem Kippgießprinzip vorgesehen, welche eine um ihre Längsachse kippbare Gießform bzw. Kokille und eine in Längsrichtung der Gießform an dieser angeordnete Gießrinne umfasst. Die Gießrinne weist auf ihrer zur Gießform weisenden Längsseite wenigstens zwei Ausläufe zum Formhohlraum bzw. jeweils wenigstens einen Auslauf zu wenigstens zwei nebeneinander angeordneten und nicht miteinander in Flussverbindung stehenden Formhohlräumen auf. Erfindungsgemäß weist die Gießrinne außerdem eine Unterteilung auf, die derart ausgebildet ist, dass beim Kippen der Gießform aus einer Ausgangsstellung in eine Endstellung vorgegebene bzw. bestimmte Volumina der Gießschmelze durch die Ausläufe in den Formhohlraum bzw. die Formhohlräume der Gießform strömen.

Mit einer derartigen Vorrichtung werden neue Freiheitsgrade bzw. neue Möglichkeiten in der Verfahrensführung zum Gießen von Bauteile geschaffen. Wird nur ein Formhohlraum durch wenigstens zwei Ausläufe gefüllt, kann vorgegeben wer- den, wie viel Schmelze durch welchen Auslauf in den Formhohlraum strömt. Dadurch könne neue Bauteilgeometrien mit neuen Bauteileigenschaften, betreffend die innere Struktur und/oder die äußere Beschaffenheit, erhalten werden.

Werden mehrere voneinander getrennte Formhohlräume bzw. Kavitäten einer Gießform über jeweils einen Auslauf gefüllt, wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine gleichmäßige, definierte Füllung der einzelnen Formhohlräume der Gießform erreicht. Ohne erheblichen technischen Aufwand können komplizierte Bauteilgeometrien hergestellt werden, die weniger Hohlräume, Porositäten und/oder Einschlüsse im gegossenen Bauteil aufweisen. Insbesondere lässt sich mit einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders einfach, schnell und parallel eine Vielzahl von Bauteilen gießen.

Vorzugsweise stehen die unterteilten Volumina innerhalb der Gießrinne im Bereich der den Ausläufen gegenüberliegenden Längsseite in Fließverbindung. Dadurch lässt sich die Gießrinne auf besonders einfache Weise befüllen, indem nur an einer Stelle in oder an der Gießrinne die Schmelze eingefüllt bzw. eingebracht wird.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Fließverbindung in Querrichtung 1/4 bis 3/4, vorzugsweise 1/3 bis 2/3 der Länge der Gießrinne in Querrichtung beträgt. Je breiter die Fließverbindung ist, desto schneller und gleichmäßiger verteilt sich die Schmelze beim Befüllen in der Gießrinne, wobei keine Temperaturverluste zu befürchten sind. Es hat sich herausgestellt, dass eine erfindungsgemäß vorgesehene Unterteilung in im unteren, zum Formhohlraum weisendem Drittel oder Viertel der Gießrinne ausreichend ist, um die Schmelze in vorgegebene Mengen auf die vorhandenen Ausläufe aufzuteilen.

Zweckmäßigerweis ist die Gießrinne derart an der Gießform angeordnet, dass die Gießrinne in Ausgangsstellung der Gießform, also vor dem Kippen, nach oben offen ist. Dadurch lässt sich die Schmelze besonders einfach in die Gießrinne einbringen.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Unterteilung im Bereich der Ausläufe trichter- oder schalenförmig ist. Vorzugsweise ist ein solcher Trichter in Draufsicht viereckig ausgebildet, wobei vorzugsweise eine Seite fehlt, wenn die Gießrinne einseitig offen ist. Erfindungswesentlich ist, dass zwischen den parallelen Ausläufen innerhalb der Gießrinne eine Begrenzung zur Unterteilung vorgesehen ist, wobei die Begrenzung vorzugsweise jeweils zu den Ausläufen hin abfällt. Dadurch wird erreicht, dass die Schmelze beim Kippen der Gießform gleichmäßiger durch den jeweiligen Auslauf strömt.

Es kann zweckmäßig sein, wenn der jeweilige Auslauf in Endstellung der Gießform, also nach dem Kippen, am Tiefpunkt der Unterteilung angeordnet ist, wodurch die vorgegebene Menge an Schmelze weitestgehend vollständig in die Gießform strömt.

Es kann vorteilhaft sein, wenn wenigstens einzelne der vorgegebenen Volumina gleich oder unterschiedlich groß sind. Dadurch können insbesondere neue Freiheitsgrade bzw. Möglichkeiten in der Verfahrensführung zum Gießen der Bauteile geschaffen werden, wodurch neue Bauteilgeometrien, insbesondere aber auch neue Bauteileigenschaften, beispielsweise betreffend die innere Struktur und/oder die äußere Beschaffenheit der Bauteile, erhalten werden.

Es kann vorteilhaft sein, wenn wenigstens einzelne der Ausläufe gleich oder unterschiedlich sind. Dadurch kann gleichermaßen das vorstehend Genannte erreicht werden. Vorzugsweise ist die Gießform samt Gießrinne um bis zu 90° kippbar. Ein derartig begrenzter Kippbereich genügt, um den auch an komplizierte Bauteilgeometrien gestellten Anforderungen gerecht zu werden.

Zweckmäßigerweise weist die Gießrinne an einer ihrer Stirnseiten einen Eingießtümpel auf. Das Fassungsvermögen der Gießrinne ist vorzugsweise derart, dass diese in Ausgangstellung der Gießform, also vor dem Kippen, die für den Guss benötigte Schmelze komplett aufnimmt, ohne dass es zum Einströmen von

Schmelze in den Formhohlraum bzw. die Formhohlräume kommt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn wenigstens eine weitere Gießform mit einem oder mehreren Formhohlräumen und separater Gießrinne neben der ersten Gießform angeordnet ist, wobei diese über eine gemeinsame Kippachse kippbar sind. Dadurch lässt sich eine Vielzahl von Bauteilen gleichzeitig bzw. parallel, insbesondere einfach und schnell, gießen, wobei der technische Aufwand gering ist.

Vorzugsweise ist ein Roboterarm vorgesehen, der eine der Anzahl von Gießrinnen entsprechende Anzahl von Gießlöffeln, vorzugsweise zwei Gießlöffel, zum parallelen Schöpfen und Transportieren der Gießschmelze sowie zum parallelen Einfüllen der Gießschmelze in die Gießrinne aufweist. Dadurch lässt sich eine Vielzahl von Bauteilen gleichzeitig bzw. parallel und besonders schnell und einfach gießen, wobei der technische Aufwand gering ist.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Gießform samt Gießrinne derart angeordnet ist, dass die Gießrinne von der Stirnseite her mit Schmelze befüllbar ist. Dadurch verteilt sich die Schmelze besonders schnell in der Gießrinne. Zudem ist eine platzsparende Anordnung, insbesondere bei einer Vorrichtung mit mehreren Gießformen samt Gießrinnen möglich. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Vorrichtung ein Rückhalteteil, vorzugsweise ein Rückhalteblech, aufweist, welches im Bereich der Eingießstelle des Gießrinne, und zwar vorzugsweise zwischen Eingießstelle und erstem Auslauf bzw. erster Unterteilung, bis zu einer vorgegebenen Tiefe in die Gießrinne einfahrbar ist, derart, dass die Gießschmelze beim Befüllen der Gießrinne unter dem Rückhalteteil hindurchtritt und sich in der Gießrinne verteilt, wobei eine beim Befüllen der Gießrinne oben auf der Gießschmelze schwimmende Oxydschicht am Rückhalteteil zurückgehalten wird und später entfernt werden kann. Dadurch wird vermieden, dass diese Oxydschicht durch die Ausläufe der Gießrinne in den oder die Gießformhohlräume eindringt und sich nachteilig auf die Qualität der Gusserzeugnisse auswirkt.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Vorrichtung eine der Anzahl der Ausläufe entsprechende Anzahlt weitere vorzugsweise auf einem gemeinsamen Steg angeordneter Rückhalteteile, vorzugsweise Rückhaltebleche, aufweist, die jeweils vor einem Auslauf bis zu einer vorgegebenen Tiefe in die Gießrinne einfahrbar sind, derart, dass die Gießschmelze beim Kippen der Gießform unter dem Rückhalteteil hindurchtritt und in den oder die Gießformhohlräume strömt, wobei eine auf der in der Gießrinne befindlichen Gießschmelze oben schwimmende Oxydschicht am Rückhalteteil zurückgehalten wird und später entfernt werden kann. Dadurch wird vermieden, dass die Oxydschicht durch die Ausläufe der Gießrinne in den oder die Gießformhohlräume eindringt und sich nachteilig auf die Qualität der Gusserzeugnisse auswirkt.

Vorzugsweise sind die Rückhalteteile auf einem gemeinsamen Steg nach Art eines Kammes angeordnet, der vor dem Gießen in die Gießrinne hineinfahrbar und nach dem Gießen aus der Gießrinne herausfahrbar sein kann, vorzugsweise derart, dass die Oxydschicht beim Herausfahren am Kamm haftet und an anderer Stelle manuell oder vorzugsweise automatisiert vom Kamm entfernbar, vorzugsweise abstreifbar, ist. Nach alledem betrifft die Erfindung auch eine entsprechende Gießrinne zur Anordnung an einer Gießform bzw. Kokille, umfassend wenigstens zwei Ausläufe, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Gießrinne eine Unterteilung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass vorgegebene Volumina der Gießschmelze durch die Ausläufe in den Formhohlraum bzw. in wenigstens zwei nebeneinander angeordnete und nicht miteinander in Flussverbindung stehende Formhohlräume der Gießform bzw. Kokille strömen.

Vorteilhaft kann die Gießrinne wenigstens einzelne der in den Ansprüchen 1 bis 13 auf die Gießrinne bezogenen Merkmale aufweisen.

Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne aus Sphäroguss, welcher auch als GJS bzw. GGG bezeichnet wird, hergestellt ist. Ein solcher Werkstoff ist besonders geeignet, die gewünschte Geometrie der Gießrinne zu erhalten, wobei die Gießrinne gleichzeitig stahlähnliche mechanische Eigenschaften aufweist.

Vorteilhaft weist die Gießrinne, vorzugsweise nur deren Innenseite, eine keramische Beschichtung auf, welche vorzugsweise in mehreren Schichten aufgesprüht wird, um ein Anhaften der Schmelze in der Gießrinne zu vermeiden. E kann vorteilhaft sein, wenn die Beschichtung nach einigen Gießläufen wiederholt wird.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne dünnwandig, vorzugsweise mit einer Wandstärke bis zu 20 mm, bevorzugt bis zu 12 mm, besonders bevorzugt bis zu 7 mm, ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass die Temperatur innerhalb der Schmelze gehalten werden kann.

Um die Lebensdauer der Gießrinne zu erhöhen, kann es vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne mit wenigstens einem Versteifungselement versehen ist. Es kann vor- teilhaft sein, wenn die Gießrinne wenigstens eine Versteifungseinkerbung aufweist. Es kann vorteilhaft, wenn die Gießrinne zusätzlich oder alternativ wenigstens eine Versteifungsrippe aufweist. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne alternativ zu den beiden vorgenannten Varianten oder zusätzlich zu wenigstens einer der beiden vorgenannten Varianten wenigstens eine Versteifungssicke aufweist. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne alternativ zu den vorgenannten Varianten oder zusätzlich zu wenigstens einer der vorgenannten Varianten wenigstens einen Versteifungswulst aufweist. Solche Versteifungseinkerbungen, - rippen, -sicken und/oder -wulste können vorteilhaft auf der Außenseite der Gießrinne vorgesehen sein. Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn solche Versteifungseinkerbungen, -rippen, -sicken und/oder -wulste alternativ hierzu oder zusätzlich auf der Innenseite der Gießrinne vorgesehen sind. Als besonders vorteilhaft haben sich Versteifungsrippen bzw. -stege an der Außenseite des Bodens der Gießrinne erwiesen, wobei diese Versteifungsrippen bzw. -Stegen vorzugsweise über die Länge der Gießrinne angeordnet sind und besonderes bevorzugt wenigstens eine Unterbrechung aufweisen.

Zur Lösung der oben genannten Aufgaben ist auch ein Verfahren zum Gießen eines Materials durch Verbringen desselben in einen fließfähigen Zustand durch Erhitzen und Einbringen desselben in wenigstens eine, vorzugsweise in zwei nur um eine Längsachse kippbare Gießformen nach dem Kippgießprinzip vorgesehen. Die wenigstens eine Gießform wird hierbei zunächst in eine Ausgangsstellung auf die Seite, vorzugsweise um bis zu 120°, besonders bevorzugt um bis zu 90°, gedreht bzw. gekippt, so dass eine, jeder Gießform zugeordnete und mit wenigstens zwei Ausläufen versehene Gießrinne horizontal neben der Gießform zum Liegen kommt. Dann wird das fließfähige Material von oben in die Gießrinne eingebracht. Anschließend wird die wenigstens eine Gießform samt Gießrinne zurück in die Senkrechte oder darüber hinaus, vorzugsweise um bis zu 120°, besonders bevorzugt um bis zu 90°, gekippt, so dass das fließfähige Material mit vorgegebenen Volumina während des Kippens durch die den einzelnen Volumina zugewiesenen Ausläufe in den wenigstens einen Formhohlraum, vorzugsweise in mehrere, jeweils wenigstens einen Auslauf aufweisende und nicht miteinander in Flussverbindung stehende Formhohlräume, strömt.

Es kann zweckmäßig sein, wenn in dem Verfahren eine Gießrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 15, insbesondere eine Gießrinne mit wenigstens einzelnen der genannten, die Gießrinne kennzeichnenden Merkmalen, eingesetzt wird.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Gießrinne von der Stirnseite her mit Schmelze befüllt wird. Dadurch verteilt sich die Schmelze besonders schnell in der Gießrinne. Zudem ist eine platzsparende Anordnung, insbesondere bei Verwendung mehrer Gießrinnen und Gießlöffel möglich.

Es kann vorteilhaft sein, wenn im Bereich der Eingießstelle, und zwar vorzugsweise zwischen Eingießstelle und erstem Auslauf bzw. erster Unterteilung, ein Rückhalteteil, vorzugsweise ein Rückhalteblech, bis zu einer vorgegebenen Tiefe in die Gießrinne eingefahren wird, derart, dass die Gießschmelze beim Befüllen der Gießrinne unter dem Rückhalteteil hindurchtritt und sich in der Gießrinne verteilt, wobei eine beim Befüllen der Gießrinne oben auf der Gießschmelze schwimmende Oxydschicht am Rückhalteteil zurückgehalten wird und später entfernt werden kann. Dadurch wird vermieden, dass diese Oxydschicht durch die Ausläufe der Gießrinne in den oder die Gießformhohlräume eindringt und sich nachteilig auf die Qualität der Gusserzeugnisse auswirkt.

Es kann vorteilhaft sein, wenn vor jedem Auslauf ein Rückhalteteil, vorzugsweise ein Rückhalteblech, bis zu einer vorgegebenen Tiefe in die Gießrinne eingefahren wird, derart, dass die Gießschmelze beim Kippen der Gießform unter dem Rückhalteteil hindurchtritt und in den oder die Gießformhohlräume strömt, wobei eine auf der in der Gießrinne befindlichen Gießschmelze oben schwimmende Oxydschicht am Rückhalteteil zurückgehalten wird und später entfernt werden kann. Dadurch wird vermieden, dass die Oxydschicht durch die Ausläufe der Gießrinne in den oder die Gießformhohlräume eindringt und sich nachteilig auf die Qualität der Gusserzeugnisse auswirkt.

Vorzugsweise sind die Rückhalteteile auf einem gemeinsamen Steg nach Art eines Kammes angeordnet, der vor dem Gießen in die Gießrinne eingefahren und nach dem Gießen aus der Gießrinne herausgefahren werden kann, vorzugsweise derart, dass die Oxydschicht beim Herausfahren am Kamm haftet und an anderer Stelle manuell oder vorzugsweise automatisiert vom Kamm abgestreift werden kann.

Es kann vorteilhaft sein, wenn wenigstens und bevorzugt nur ein Kern, welcher aus Kernformstoff, vorzugsweise aus Sand, und einem anorganischen Bindemittel geformt wird, in jeden Formhohlraum der Gießform eingelegt wird.

Es hat sich gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hoch integrierte und komplexe Bauteile herstellbar sind, die sich durch eine verbesserte Oberfläche auszeichnen. Es sind in der Oberfläche also vorteilhaft keine bis nur vereinzelnde, vom eingelegten Kern verursachte Fehler, wie Poren, Lunker oder Blattrippen, zu finden.

Das erfindungsgemäße Gießverfahren in Form einer Kombination aus erfindungsgemäßen Kippguss und vorab eingelegtem, anorganischen Kern hat sich hierbei als besonders vorteilhaft erwiesen. So lassen sich komplexe und gleichzeitig hoch qualitative Bauteile herstellen, wobei gleichzeitig eine Verringerung der kostenintensiven Nach- bzw. Fertigbearbeitung bzw. -behandlung erreicht wird. Letztere bilden üblicherweise die Hauptengpässe in der Gussproduktion. Putz- und Kontrollkosten können mithin eingespart werden. AIs vorteilhaft hat sich zudem die Umweltverträglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erwiesen. So werden Emissionen bei der Bauteilherstellung vermieden bzw. verringert.

Zweckmäßigerweise wird als Kernformstoff Sand bzw. Quarzsand verwendet. Dieser ist nach dem Gießverfahren quasi als Prozessrückstand besonders gut dem Recycling zugänglich.

Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn auf dem Kern keine Kernschlichte aufgebracht wird, um eine weitestgehend fehlerfreie und glatte Oberfläche des Gusseils zu erhalten. Dadurch wird ein weiterer kostenintensiver Arbeitsschritt eingespart. Es hat sich gezeigt, dass die Kombination aus Kippguss mit anorganischem, schlichtenfreien Kern zu einer besonders fehlerfreien Oberfläche, also zu einer Oberfläche ohne bzw. mit nur wenigen Lunkern, Poren oder Blattrippenfehlern, führt. Es lassen sich so qualitativ hochwertige und komplexe Bauteile gießen, die nach dem Stand der Technik einer Nach- bzw. Fertig bearbeitung sonst nur schwer zugänglich wären, wobei erfindungsgemäß auf eine solche Nach- bzw. Fertigbearbeitung nunmehr weitestgehend verzichtet werden kann. Nachteilige Schlich- tenanhaftungen an den hergestellten Gussteilen treten vorteilhaft nicht auf. Trotz fehlender Schlichte konnten bei der erfindungsgemäßen Kombination aus Kippguss mit anorganischem, schlichtenfreien Kern auch keine Formstoff- bzw. Sand- anhaftungen am Gussteil festgestellt werden. Putz- und Kontrollkosten können so eingespart werden.

Als anorganisches Bindemittel wird vorzugsweise ein Bindemittel auf Silikat-, Borat- und/oder Phosphatbasis verwendet. Dieses führt zu einer weiteren Verbesserung in der Verringerung möglicher Gussfehler. Poren und Lunker treten erfindungsgemäß sehr viel weniger auf. Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass bei Verwendung mehrerer auf nur einer kippbaren Längsachse angeordneter Gießformen die den Gießformen zugeordneten Gießrinnen parallel befüllt werden. Dadurch lässt sich besonders einfach und schnell eine Vielzahl von Bauteilen gießen.

Die Erfindung betrifft auch ein Gusserzeugnis, welches aus einer nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche im Schwerkraftverfahren hergestellten Leichtmetall-, vorzugsweise Aluminiumlegierung, besteht.

Schließlich betrifft die Erfindung noch die Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, einer Gießrinne nach Anspruch 14 oder 15 und/oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 19 zum Gießen eines Pumpengehäuses, insbesondere eines Hochdruckpumpengehäuses, oder eines Turboladergehäuses.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Gießrinne mit trichterförmiger Unterteilung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Gießrinne mit trichterförmiger Unterteilung in Draufsicht,

Fig. 3 die schematische Darstellung einer Gießformhälte in perspektivischer Ansicht,

Fig. 4 die schematische Darstellung von zwei parallel, auf nur einer

Kippachse angeordneten Gießformen als Gießformhälften mit jeweils daran angeordneter Gießrinne in perspektivischer Ansicht,

Fig. 5 die schematische Darstellung von zwei parallel, auf nur einer

Kippachse angeordneten Gießformen als Gießformhälften mit jeweils daran angeordneter Gießrinne in Draufsicht,

Fig. 6 die schematische Darstellung einer Gießform aus zwei Gießformhälften mit daran angeordneter Gießrinne in Ausgangsstellung in Seitenansicht,

Fig. 7 die schematische Darstellung einer Gießform aus zwei Gießformhälften mit daran angeordneter Gießrinne in Zwischenstellung in Seitenansicht und

Fig. 8 die schematische Darstellung einer Gießform aus zwei Gießformhälften mit daran angeordneter Gießrinne in Endstellung in Seitenansicht.

Werden in den Fig. 1 bis 8 gleiche Bezugsziffern verwendet, so bezeichnen diese gleiche Teile, so dass zwecks Vermeidung von Wiederholungen nicht bei jeder Figurenbeschreibung auf ein bereits beschriebenes Bauteil erneut eingegangen werden muss.

In Fig. 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Gießrinne 12 mit trichterförmiger Unterteilung 20 und einem Eingießtümpel 30 an einer der Stirnseiten 28 der Gießrinne 12 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Die Gießrinne 12 weist an der zur Gießform 10 weisenden Längsseite 14 fünf Ausläufe 16 auf, die jeder für sich mit einem separaten Formhohlraum 16 einer Gießform, wie in Fig. 3 dargestellt, verbindbar sind.

Entsprechend nebeneinander angeordnete und nicht miteinander in Flussverbindung stehende Formhohlräume 18 einer Gießform 10 sind in Fig. 3 gezeigt, wobei der Übersicht halber nur eine Formhälfte der Gießform 10 dargestellt ist. Fig. 3 zeigt also nur einer Gießformhälfte 10 mit entsprechend halbem Formhohlraum 18.

Die Gießrinne 12 weist erfindungsgemäß eine trichterförmige Unterteilung 20 im zur Längsseite 14 weisenden Drittel der Gießrinne 12 auf. Diese Unterteilung 20 ist derart ausgebildet, dass beim Kippen der Gießform 10 samt Gießrinne 12 durch die Unterteilung vorgegebene Volumina der Gießschmelze durch die Ausläufe 16 strömen.

Im vorliegenden Fall sind die durch den jeweiligen Auslauf 16 strömenden Volumina der Gießschmelze gleich groß. Auch die jeweiligen Ausläufe 16 der Gießrinne 12 haben die gleiche Größe.

Damit wird sichergestellt, dass die sich an die Ausläufe16 anschließenden Formhohlräume 18 alle gleichmäßig mit dem gleichen Volumen an Gießschmelze gefüllt werden. Das ist sinnvoll, wenn mittels der Formhohlräume 16 eine Vielzahl gleicher Bauteile, insbesondere Pumpengehäuse, gleichzeitig, also synchron, gegossen werden.

Es ist gut zu erkennen, dass die unterteilten Volumina innerhalb der Gießrinne 12 im Bereich der den Ausläufen 16 gegenüberliegenden Längsseite 22 großzügig in Fließverbindung stehen, wobei die Fließverbindung in Querrichtung 24 etwa zwei Drittel der Länge der Gießrinne 12 in Querrichtung 24 beansprucht. Eine derartige Unterteilung reicht aber bereits aus, um den einzelnen Ausläufen 16 ein vorgegebenes Volumen an Gießschmelze zuzuweisen und den jeweiligen Formhohlraum 18 gleichmäßig und homogen zu befallen.

Wie in Fig. 8 gut zu erkennen ist, ist der jeweilige Auslauf 16 in Endstellung der Gießform 10, also nach dem Kippen, am Tiefpunkt 26 der Unterteilung 20 angeordnet.

Die Gießrinne 12 weist an einer ihrer Stirnseiten 28 einen Eingießtümpel 30 auf.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Gießrinne 12 entspricht im Wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten, ist jedoch in Draufsicht gezeigt.

Fig. 3 stellt - wie bereits gesagt - schematisch eine Formhälfte einer Gießform 10 mit fünf voneinander getrennten Formhohlräumen 18 dar, wobei jeder Formhohlraum 18, hier ebenfalls nur zur Hälfte dargestellt, Auflagen 34 für einen Kern 32 aufweist, wobei der Kern 32 beispielhaft in Fig. 3 im linken Formhohlraum 18 dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt perspektivisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei parallel angeordneten Gießformen 10 bzw. Kokillen, die jede für sich eine in Längsrichtung der Gießform 10 an diese angeordnete Gießrinne 12 aufweisen. Der besseren Übersicht halber ist von jeder Gießform 10 allerdings nur eine Gießformhälfte 10 dargestellt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die beiden Gießformen 10 samt Gießrinnen 12 über nur eine gemeinsame, hier nicht dargestellte Kippachse 8 kippbar sind. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung außerdem einen hier nicht dargestellten Roboterarm, der zwei Gießlöffel zum parallelen Schöpfen und Transportieren der Gießschmelze sowie zum parallelen Einfüllen der Gießschmelze in die Gießrinnen 12 bzw. in die Eingießtümpel 30 aufweist.

Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäß auf einer gemeinsamen Kippachse 8 vorgesehenen zwei Gießformen 10 mit der jeweils angeordneten erfindungsgemäßen Gießrinne 12 nach Fig. 4 in Draufsicht.

Fig. 6 bis 8 zeigen die erfindungsgemäße Gießform 10, diesmal aus zwei Gießformhälften zusammengesetzt, mit erfindungsgemäßer Gießrinne 12 in drei Momentaufnahmen während des Gießens.

Bei diesem Verfahren zum Gießen eines Materials durch Verbringen desselben in einen fließfähigen Zustand durch Erhitzen und Einbringen desselben in die, um eine Längs- bzw. Kippachse 8 kippbare Gießform 10 nach dem Kippgießprinzip wird die Gießform 10 zunächst um 90° in eine Ausgangsstellung auf die Seite bzw. in die Horizontale gedreht bzw. gekippt, so dass die der Gießform 10 zugeordnete und mit wenigstens zwei Ausläufen 16 versehene Gießrinne 12 horizontal neben der Gießform 10 zum Liegen kommt, Fig. 6. Dann wird das fließfähige Material von oben in die Gießrinne 12 eingebracht. Anschließend wird die Gießform 10 samt Gießrinne 12 um 90° in die Senkrechte gekippt, so dass das fließfähige Material während des Kippens mit vorgegebenen Volumina durch die den einzelnen Volumina zugewiesenen Ausläufe 16 in den wenigstens einen Formhohlraum, vorzugsweise in mehrere, jeweils wenigstens einen Auslauf aufweisende und nicht miteinander in Flussverbindung stehende Formhohlräume 18, strömt, Fig. 8. Fig. 7 zeigt eine Zwischenstellung der Gießform 10. Bevorzugt weist jeder Formhohlraum 18 einen Kern 32 auf, welcher aus Kern- formstoff, vorzugsweise aus Sand, und einem anorganischen Bindemittel geformt wird.

Bezugszeichenliste

(ist Teil der Beschreibung)

8 Kippachse

10 Gießform bzw. Gießformhälfte

12 Gießrinne

14 Längsseite

16 Auslauf

18 Formhohlraum

20 Unterteilung

22 Bereich gegenüberliegende Längsseite

24 Querrichtung

6 Tiefpunkt

8 Stirnseite

30 Eingießtümpel

32 Kern

34 Kernauflage