Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ciessen von Wellen , insbesondere schlanken Wellen , die zudem vorspringende Partien , vor allem Exzenter- , Lager- und Nockenpartien aufweisen , welche zur Erreichung bestimmter Materialeigenschaften mittels mindestens einer in die Ciessform eingelegten Kokille abgegossen werden , und eine Giessform zur Durchführung des Verfahrens .

Schlanke , gegossene Wellen werden heute in grossen Stückzahlen hergestel lt , insbesondere in der Form von Nockenwellen , ^' die beim Bau von Verbrennungsmotoren benötigt werden . Bei grossen Verbrennungsmotoren werden die Nockenwel len aus Stahl hergestel lt, während für Fahrzeugmotoren gegossene Nockenwellen bevorzugt werden .

Die Erfindung betrifft das Gebiet gegossener Wellen , die in grossen Stückzahlen hergestellt werden . Gegossene Nockenwellen sollen preisgünstig sein und trotzdem eine hohe Qualität bezüglich der Verschleissfestigkeit und der Dämpfung aufweisen . Andererseits sol l der Bearbeitungsaufwand möglichst klein sein , was soviel bedeutet, dass Materialzugaben angestrebt werden müssen , die nicht über das Mass hinausgehen , welches als Schleifzugabe erforderlich ist. Zum ^' Abgiessen solcher Nockenwellen werden Sandformen hergestel lt , wobei zur Erreichung bestimmter Materialeigenschaften an den Lagerpartien und an den Nocken Kokillen oder Schreckschaien

eingelegt werden . Gewöhnlich ist die Ciessform zweiteilig und die Formtrennung erfolgt in der Längsachse der Nockenwelle. Dementsprechend ist auch das Modell zweiteilig ausgebildet und die Formhälften werden mit den Modellhälften zusammen mit den Kokillen abgeformt.

Diese Herstellungsart der Giessfor en hat sich im wesentlichen bewährt. Allerdings gelingt es hierbei nicht, so kleine Materialzugaben einzuhalten , wie dies im Interesse einer weiteren Verringerung des Arbeitsaufwandes bei der spanenden Endbearbeitung verlangt wird .

Hier setzt die Erfindung ein , der die Aufgabe zugrundeliegt , ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so weiter auszugestalten , dass die Materialzugaben gegenüber denjenigen nach dem bisherigen Verfahren verringert werden können , dass aber gleichzeitig die beim Abgϊessen der Form entstehenden Mängel an der Oberfläche des gegossenen Werkstückes , insbesondere im Bereich der Kokillen ebenfalls verringert oder ganz eliminiert werden .

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass an der Kokille bzw. an den mit der Kokille zusammenwirkenden Partien des Modells Mittel gesamthaft oder wahlweise vorgesehen werden , mit denen bei der Herstellung der Giessform das Eindringen von Sand in den Kokillenhohlraum und beim Abgiessen der Giessform das Entstehen von Fehlern an der umfangsertigen Oberfläche der vorspringenden Partien sowie Materialzugaben an den vorspringenden Partien vermieden werden . Zweckmässig werden an den , den vorspringenden Partien der Welle entsprechenden vorspringenden Partien des Modells der Welle auf ihren Umfangsf l chen Dichtungsmittel angeordnet, mit denen der Spalt zwischen dem Modell und der Kokille geschlossen wird. Dadurch wird erreicht, dass kein Formsand in den Zwischenraum zwischen Kokille und Modell gelangen

und anschliessend bei der gegossenen Nockenwel le zu Oberflächen-Fehlern bzw. -Defekten führen kann .

Zweckmässig wird der die Umfangsfläche der vorstehenden Partien bildende Teil der Kokille mit einer waffeiförmigen Riffelung versehen . Dadurch wird erreicht, dass die Oberfläche an der vorstehenden Partie verbessert wird , wesentlich ist , indem die Eisblumenbildung , Kaltschweissstellen und weitere Oberflächendefekte verhindert werden . Zusätzlich kann die Modellteilung für die Kokil le auf die Höhe des senkrechten Tangentenpunktes der vorstehenden Partie gelegt werden . Dadurch wird erreicht , dass sonst bei der Formteilung in der Ebene der Längsachse der Welle Materialzugaben entstehen , für deren Entfernung zusätzliche Zerspanungsarbeit aufgewendet werden muss .

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einigen Ausführungsformen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben . Es zeigen :

Fig . , eine Ansicht , teilweise im Schnitt , einer Model lpiatte mit darauf montiertem Modell einer Nockenwel le und aufgesetzten Kokillen an vorstehenden Partien der Nockenwelle ,

Fig . 2 eine schematische räumliche Darstellung eines Kokillenpaketes mit drei Kokillen und

Fig . 3 einen Vertikalschnitt einer zweiteiligen Giessform im Bereich zweier gegenüberliegender Kokillen .

Das in Fig . 1 dargestellte Modell zeigt einen Teil des Modells einer Welle 1 mit vorstehenden Partien 2 , 3 , U. Die vorstehenden Partien 2 , 3 , 4 sind hierbei Kurvenscheiben , die an der fertigen Nockenwel le zur Steuerung von Einlass- und Auslassventilen eines Verbrennungsmotors verwendet werden . Die am Wellenmodell

dargestellten vorstehenden Partien 5 , 6 sind beispielsweise Lagerpartϊen, die einen gegenüber dem Grunddurchmesser 7 des Weifenmodells 1 einen grösseren Durchmesser aufweisen und die in der Giessform durch Formsand geformt sind. Die vorstehenden Partien 5 , 6 sind Partien mit einem kreisrunden Durchmesser, der jedoch grösser ist als der Grunddurchmesser 7 der Welle des Modells 1 , bzw. der Nockenwelle.

Auf den vorstehenden Partien 2 , 3 , 4 sind Kokillen 8 , 9 , 10 aus Metall aufgesetzt, die bei der Herstellung der Giessform Teile der Giessform bilden . Die Kokillen 8 , 9 , 1 0 können einzelne Kokillen sein , wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, jedoch können Sie auch als Tei l eines Kokillenpaketes 12 , siehe Fig . 2 , ausgebildet sein , bei dem die Kokillen 8 , 9 , 10 durch einen Steg 14 miteinander verbunden sind.

Zwischen der Innenkontur der Kokillen 8 , 9 , 10 und der Aussenkontur der vorstehenden Partien 2 , 3 , 4 muss ein bestimmtes Spiel 15 eingehalten werden , das bei der Kokille 2 vergrössert dargestellt ist. Durch diesen Zwischenraum zwischen der vorstehenden Partie und der Kokille können Sandkörner eindringen , welche anschliessend bei der gegossenen Nockenwelle zu Oberflächen-Fehlern oder -Defekten führen können.

Da es ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die Materϊalzugaben zu minimalisieren , stellt sich deshalb als erste Aufgabe die Notwendigkeit, das Entstehen von Oberflächen-Fehlern oder -Defekten an den den als Kurvenscheiben ausgebildeten vorstehenden Partien der Nockenwelle zu verhindern ; denn bei der Fertigbearbeitung der gegossenen Nockenwelle soll nach Entfernen der Materialzugabe eine fehlerfreie Oberfläche erhalten werden .

Es hat sich überraschend gezeigt, dass die an den Kurvenscheiben auftretenden Oberflächen-Fehler weitgehend vermieden werden

können , wenn im Wel lenmodel l 1 an den vorstehenden Partien Dichtungsmittel 16 vorgesehen werden , mit denen der durch das Spiel 15 entstehende Zwischenraum zwischen der Aussenkontur der vorstehenden Partien 2 , 3 , 4 und der Innenkontur der Kokillen 8 , 9 , 10 geschlossen wird.

Die Dichtungsmittel 16 können hierbei verschieden ausgebildet sein . Sie werden so an den vorstehenden Partien angeordnet, dass höchstens eine kleine, unbedeckte Modellpartie 17 stehenbleibt. Diese unbedeckte Model lpartie soll höchstens etwa 2 mm betragen .

Bei der Kokille 8 sind die Dichtungsmittel zwei O-Ringe 18 aus einem verhältnismässig weichen Elastomer. Bei der Kokille 9 ist das Dichtungsmittel eine Flachdichtung 19 , die ebenfalls aus einem verhältnismässig weichen Elastomer hergestellt ist. Bei der Kokille 1 0 ist das Dichtungsmittel eine Lippendichtung 20. Wie bei der O-Ringdichtung 18 werden zwei solcher Lippendichtungen 20 verwendet, um den Spalt 15 an beiden Enden abzuschliessen.

Nach dem Abformen des Modells werden mit dem Entfernen desselben auch die Dichtungsmittel 16 entfernt.

In Fig . 2 ist dargestel lt , dass die Koki llen 8 , 9 , 1 0 Teil eines Kokillenpaketes sind , das jedoch nicht auf drei Kokillen beschränkt sein muss , sondern auch weitere Kokillen umfassen kann . Der Vorteil bei der Verwendung eines Kokillenpaketes besteht darin , dass die Handhabung beim Abformen der Giessform erleichtert wird .

In Fig . 3 ist eine weitere Massnahme schematisch dargestellt, mit welcher Materialzugaben vermieden werden können . Das Model l , das für die Herstellung der gewöhnlich zweiteilig ausgebildeten Giessform verwendet wird , wird ebenfal ls als zweiteiliges Modell hergestellt , wobei je eine Hälfte auf einer Model lplatte befestigt ist. Als Trennfläche 21 wird gewöhnlich die Ebene durch die

Längsachse 22 der Nockenwelle gewählt. In Fig . 3 sind zwei Kokillenhälften 23 , 24 für die beiden Giessformhälften dargestellt, die als Form für die Hersteilung einer der genannten vorstehenden Partien 2 , 3 , 4 eingesetzt werden. Da diese vorstehenden Partien im aligemeinen Kurvenscheiben sind , die eine exzentrische Partie aufweisen , die nicht in der Trennebene 21 liegt, muss die obere Kokillenhälfte 23 an dieser Stelle eine innenkontur 25 aufweisen , die das Aufsetzen der Kokilfenhälfte auf das Modell ermöglicht. Die untere Kokillenhälfte 24 erhält deshalb eine Innenkontur 26. Diese beiden Konturpartien 25, 26 der Innenkontur der Kokille weichen jedoch von der Aussenkontur 27 der Kurvenscheibe ab, so dass hier beim Abgiessen eine verhältnismässig grosse Materialzugabe entsteht.

Diese Materiaizugabe kann dadurch vermieden werden, dass die Trennfläche aus der Ebene durch die Längsachse 22 der Nockenwelle parallel soweit verlegt wird , dass diese Trennfläche 28 den Punkt 29 der Kurvenscheibenkontur mit einer senkrechten Tangente schneidet. Auf diese Weise kann die verhältnismässig grosse Materiaizugabe, welche durch die beiden Innenkonturpartien 25 , 26 der beiden Kokϊllenhälften 32 , 24 entsteht , vermieden werden .

Bei der Verwendung von Kokillen ist es bekannt, dass an der Oberfläche des Gussstückes Fliessfiguren , sogenannte Eisblumenbildung , entstehen können. Ein anderer in der Nähe der Oberfläche von Gussstücken entstehender Fehler stellt eine sogenannte Kaltschweissstelle dar. Die genannten Fehler verlangen deshalb eine bestimmte Mindestzugabe beim Giessen , damit sie bei der nachfolgenden Bearbeitung entfernt werden können . Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung durch entsprechende Massnahmen die Eisblumenbildung und Kaltschweissstellen zu vemeiden .

Es wurde überaschend festgestellt, dass die genannten Oberflächenfehler weitgehend vermieden werden können , wenn der die Umfangsfläche der vorstehenden Partien 2 , 3 , 4 bildende Teil 31

der Kokille 8 , 9, 1 0 mit einer waffeiartigen Riffelung 30 versehen wird , wie dies in Fig . 2 dargestellt ist. Durch diese verhältnismässig einfache Lösung gelingt es , eine wesentliche Verminderung der Oberflächenfehler an diesem Teil 31 zu erreichen .

Durch die vorstehend beschriebenen Massnahmen der Abdichtung und Riffelung der Kokilleninnenfläche sowie des an sich bekannten Verlegens der Trennfläche des Modells bzw. der Giessform gelingt es , die im Hinblick auf eine Verkürzung der spanenden Bearbeitung , z . B . des Schleifens , wüsnchenswerte Verminderung der Materialzugabe zu verwirklichen , ohne dass dadurch Probleme bezüglich der erforderlichen Oberflächenqualität durch Oberflächen- Fehler oder -Defekte entstehen können .