Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Bauteilen aus Leichtmetall, bevor- 5 zugt aus AI-Legierungen, nach dem Kippgießprinzip und eine Vorrichtung zur Durch¬ führung des Verfahrens. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist das Gießen von Aluminiumzylinderköpfen und Motorblöcken. Zum Füllen einer Form mit Metallschmelze durch Schwerkraftgießen in fallender Gie߬ weise istdas Kippgießen ein seit langem bekanntes Verfahren. Als besondererVorteil 10 des Kippgießens wird in der Literatur herausgestellt, dass das beim Schwerkraftgießen ggf auftretende Verspritzen des Metalls durch Führen der Metallschmelze an einerWand der Gießform vermieden werden kann (R Schneider, Kokillen für Leichtmetallguss, Gießerei-Verlag 1986, S. 100 ff). Insbesodere beim Gießen von AI-Legierungen istes erforderlich, die Schmelze möglichst zügig aus der Schmelzwanne bzw. dem Gieß- 15 behälter in die Form zu geben, um zum einen eine Reaktion von Legierungsbestandtei¬ len mit der Umgebungsluft so gering wie möglich zu halten und zum anderen Tempera¬ turverluste beim Gießen zu vermeiden. Ersteres kann zu Einschlüssen im Gussteil führen, Letzteres kann die Gefugeausbildung negativ beeinflussen. Beim schnellen Einfül¬ len der Schmelze ist aber zu beachten, dass es zu erheblichen Verwirbelungen sowie 20 zur Schaumbildung kommen kann. Einschlüsse und Porosität im Gussteil können die Folge sein. Aus der EP 06568I9 B1 sowie der EP 1 155763 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrich¬ tung zum Rotationsgießen, einem speziellen Kippgießverfahren unter Drehung der Form um 180°, bekannt. Die Gießform wird bei dieser Lösung mit nach unten weisen- 25 dem Anschnitt über einem Gießbehälter so angeordnet und nach Befüllung des Gie߬ behälters mit einerfür einen Guss bemessenen Menge Schmelze gasdichtverbunden, dass die Schmelze bei Rotation von Gießform und Gießbehälter um 180° in den Form¬ hohlraum strömt. Der Anschnitt verläuft entlang der Längsachse der Gießform, um zu erreichen, dass das Einströmen der Schmelze über einen möglichst großen Querschnitt 30 des Anschnittes im Verhältnis des Querschnittes des Formhohlraumes erfolgt. Durch die beschriebene Lösung soll zum einen in besonderer Weise eine schonende Formfüllung ohne Verspritzen des Metalls erfolgen können, um auch bei komplizierten Gussteilen Hohlräume, Porositäten und Einschlüsse im Gussteil zu vermeiden, und zum anderen durch das gasdichte Verschließen von Gießwanne und Form eine Reaktion von Legie- 35 rungsbestandteilen mit der Umgebungsluft weitgehend verhindert werden. Die Durch¬ führung dieses Verfahrens erfordert einen hohen technischen Aufwand, ohne dass, wie sich in der Praxis gezeigt hat, die angestrebten Ziele, insbesondere die Vermeidung von Hohlräumen und Porositäten bei komplizierten Gussteilen, wie beispielsweise Zylinder- köpfen, vollständig erreicht werden. Der hohe technische Autwand betrifft zum einen die um 180° rotierbare Gießeinrichtung mit separater, luftdicht mit der Form zu verbin¬ dender Gießwanne und zum anderen die Gießform, in der bei komplizierten Gusstei¬ len unvermeidbare Kerne so fest eingebaut sein müssen, dass sie auch bei einer Drehung der Gießform um 180° lagestabil fixiert bleiben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens für das Gießen komplizierter, hochwerti¬ ger Bauteile aus Leichtmetall, bevorzugt aus AI-Legierungen, mit denen die Nachteile des Standes derTechnik überwunden werden. Das bedeutet, dass ohne erheblichen technischen Aufwand eine Formfüllung erreicht wird, die auch bei komplizierten Bauteil¬ geometrien Hohlräume, Porositäten und Einschlüsse im Gussteil vermeidet und günstige Bedingungen für die Gefügeausbildung bei der Erstarrung der Schmelze schafft und dass unerwünschte Reaktionen von Legierungsbestandteilen mit der Umgebungsluft mini- miert werden bzw. keinen negativen Einfluß auf die Gussteilqualität haben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem 1. Patentanspruch in Verbindung mit einer Vorrichtung gemäß dem 7 Patentanspruch gelöst. Dazu wird in einem ersten Verfahrensschritt eine Gießform mit nach oben weisendem Einguss, an deren Längsseite ein mit dem Einguss durch Ausläufe verbundener Querlauf angeordnet ist, um 45° bis 70° um ihre Längsachse gekippt. Der Querlauf ist bezüglich seines Volumens so dimen¬ sioniert und bezüglich der Anordnung der Ausläufe zum Formhohlraum so gestaltet, dass bei um 45° bis 70° um ihre Längsachse gekippter Gießform mit Querlauf in einem zweiten Verfahrensschritt ca. 1/5 derfürden Guss benötigten Schmelze in den Querlauf eingefüllt werden kann, ohne dass die Schmelze bereits in den Formhohlraum der Gie߬ form einströmt. Im Folgenden wird die Gießform unter ständigem weiterem Einfüllen von Schmelze in den Querlauf bis zur Senkrechten zurückgekippt, wobei die Schmelze über die Ausläufe in den Formhohlraum einströmt Die Ausläufe des Querlaufes zum Formhohlraum sollten dabei so angeordnet und gestaltet sein, dass die Schmelze, wie beim Kippgießen üblich, entlang einer Seitenwand der Form in den Formhohlraum einströmt. Das erfindungsgemäße Gießverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Schmelze während und nach dem Einfüllen in den Querlauf zunächst im Querlauf einen Teil ihrer vom Einfüllen herrührenden kinetischen Energie verliert und sich beruhigt, bevor sie in den Formhohlraum einströmt. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass zunächst ca.1/5 derfür einen Guss benötigten Schmelze in den Querlaufeingefüllt wird, dieses Quantum an Schmelze sich beruhigt, bevor unterständigem weiterem Einfüllen von Schmelze in den Querlaufder eigentliche Guss, d.h. das Einströmen der Schmelze in den Formhohlraum, erfolgt. Es steht damit für das Einfüllen der Schmelze in den Quer¬ lauferheblich mehrZeitzurVerfugung, als austechnologischerSichtund im Hinblick auf eine hohe Gussqualität für das Einströmen der Schmelze in den Formhohlraum optimal ist. Das Einfüllen der Schmelze in den Querlauf kann damit besonders schonend und unter Minimierung von Turbulenzen, insbesondere aber unterVermeidung von Verwir- belungen und Schaumbildung erfolgen, ohne dass eine Erhöhung der Zeit, die das Einströmen der Schmelze in den Formhohlraum erfordert, notwendig ist. Dadurch und durch das Einströmen der Schmelze in den Einguss durch die Verbindungsöffnungen zwischen Querlaufund Einguss wird erreicht, dass weder Schaum noch ggf. auf der Schmelze aufschwimmende Reaktionsprodukte von Legierungsbestandteilen mit der Umgebungsluft in den Formhohlraum eingetragen werden. Dieser besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand erreicht. Das Verfahren erfordert weder ein Arbeiten unter Schutzgas, noch aufwendige und störanfällige technologischeAbläufe,wie das dichte Andocken einer Gießwanne oder eine Gießformrotation um 180° mit dem sich dabei bezüglich des Formaufbaus ergebenden Aufwand. Selbstverständlich sind für ein schonendes und turbulenzarmes Einfüllen eines vorgege¬ benen Quantums an Schmelze in den Querlauf neben der zurVerfügung stehenden Einfüllzeit das Auftreffen des Schmelzestrahles und der Schmelzefluß im Querlaufvon besonderer Bedeutung. Zweckmäßig ist es, wenn der Schmelzestrahl auf einer um einen Winkel von 5° bis 15° nach außen geneigten, etwa senkrecht zur Kippachse von Gießform und Querlauf stehenden Wand auftrifft und direkt oder nach einer oder mehreren Umlenkungen in Längsrichtung des Querlaufes abfließt, wobei die Konturen des den Schmelzefluß leitenden Wandbereiches des Querlaufes gut gerundet sein soll- ten.Vorgenannte Bedingungen sollten sowohl zu Beginn des Einfüllensvon Schmelze in den Querlauf, d.h. bei um ca.45° bis 70° um ihre Längsachse gekippter Gießform mit Querlauf, als auch während des Rückkippens von Gießform und Querlaufund des dabei kontinuierlichen weiteren Einfüllensvon Schmelze in den Querlaufeingehalten werden. Günstig istes deshalb, wenn die Kippachse, um die Gießform und Querlaufgekippt wird, durch die Wand, bevorzugt den Wandbereich, auf der der Schmelzestrahl auftrifft verläuft. Kann dies nicht realisiert werden, muß der Schmelzestrahl mittels einer in ihrer Bewegung steuerbaren Vergießeinrichtung an die Bewegung der Wand während des Rückkippvorganges angepasst werden. Eine weitere Verbesserung der Erfindung kann dadurch erreicht werden, dass die Schmelze nicht direkt in den Querlauf eingefüllt wird, sondern in einen bevorzugt an einer Stirnseite des Querlaufes angeordneten Eingießtümpel. Dadurch können beim Einfüllen der Schmelze unvermeidbare Turbulenzen bereits im Eingießtümpel beruhigt wenden, so dass die Schmelze ohne oder mit nur geringen Turbulenzen in den Querlauf einströmt. Ein erheblicher Teil dervom Einfüllen der Schmelze herrührenden kineti¬ schen Energie der Schmelze kann in diesem Fall bereits im Eingießtümpel abgebaut werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausfuhrungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefugten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in

Figur 1: die schematische Darstellung einer Gießform mit seitlich angeordnetem Quer¬ laufund einem Eingießtümpel an der Stirnseite des Querlaufes sowie einem positionierten Gießlöffel als Vergießeinheit, in Figur 2a: den Querschnitt der Gießform mit seitlich angeordnetem Querlauf, in Figur 2b: die um 50° gekippte Gießform mit dem mit Schmelze gefüllten Querlauf, in Figur2c: die teilweise rückgekippte Gießform mitin den Formhohlraum einströmender Schmelze Figur 2d: die vollständig rückgekippte und mit Schmelze gefüllte Gießform.

Figur 1 zeigt schmatisch eine Gießform 1 für einen Zylinderkopf mit seitlich angeordne¬ tem Querlauf 2. An der hinteren Stirnseite des Querlaufes 2 ist ein Eingießtümpel 3 angeordnet. Die hintere Stirnseite 4 des Eingießtümpels 3 ist in einem Winkel von 10 ° gegenüber der Senkrechten nach außen geneigt. Der Innenraum des Querlaufes 2 ist durch vier Ausläufe 5 mitdem Formhohlraum der Gießform 1 verbunden. Überdem Eingießtümpel 3 ist ein räumlich bewegbarer und um eine Querachse kippbarer Gießlöffel 6 so positioniert, dass die aus dem Gießlöffel 6 ausströmende Schmelze auf der hinteren Stirnseite 4 des Eingießtümpels 3 auftrifft, wie durch den Pfeil 7veranschau- licht, und in Längsrichtung von Eingießtümpel 3 und Querlauf2 in den Querlauf2 einströmt. Die Gießform 1 ist um die Achse 8 kippbar Die Figuren 2a bis 2d veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren. Dabei zeigt Figur 2azunächstden Querschnitt der Gießform 1 mit seitlich angeordnetem Querlauf2 und dem Formhohlraum 9. Der Inneraum des Querlaufes 2 ist durch die Ausläufe 5 mit dem Formhohlraum 9 verbunden. Figur 2b zeigt die um ca.50 ° um die Längsachse 8 gekippte Gießform 1. Diefürden Guss benötigte Schmelze wird kontinuierlich mittels des in seiner Bewegung steuerbaren Gießlöffels 6 in den Eingießtümpel 3 eingefüllt, und zwar derart, dass der Schmelzestrahl 7 aufderum 10 °gegenüber der Senkrechten nach auß>en geneigten hinteren Stirnwand 4 des Eingießtümpels 3 auftrifft und weitge- hend wirbelfrei in Längsrichtung des Querlaufes 2 in diesen einströmt. Der Innenraum des Querlaufes 2 wird so zunächst kontinuierlich gefüllt, ohne dass Schmelze in den Formhohlraum 10 einströmt. Figur2bveranschaulichtdiesen Verfahrensschritt. Erreicht derSchrnelzestand im Inneraum des Querlaufes 2 die Ausläufe 5 (ca.1/5 derfürden Guss benötigten Schmelze befinden sich dann im Innenraum des Querlaufes 2), beginnt die Schmelze durch die Ausläufe 5 entlang der Gießformseitenwand in den Formhohl¬ raum einzuströmen. Die Gießform 1 wird nun kontinuierlich zurückgekippt, wobei kontinuierlich weitere Schmelze aus dem Gießlöffel 6 in den Eingießtümpel 3 und damit den Querlauf 2 eingefüllt wird, sich in Eingießtümpel 3 und Querlauf 2 beruhigt und entlang der Seitenwand in den Formhohlraum 9 einströmt und diesen füllt, wie Figur 2c zeigt. Das Einfüllen der Schmelze und das Rückkippen der Gießform 1 sind so aufeinan¬ der abgestimmt, dass die Gießform 1 vollständig zurückgekippt ist, wenn eine Füllung des Formhohlraumes 9 bis zum Speiseransatz erfolgt ist. Abschließend erfolgt die Füllung der Speiser bis zu dem in Figur 2d gezeigten Schmelzestand.